CN102904495B - 通过两个电动机驱动一个被驱动体的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过两个电动机驱动一个被驱动体的控制装置。第一处理器为了抑制振动，具有根据第一电动机的速度值与第二电动机的速度值的速度值差，计算与对第一电动机的转矩指令对应的修正量的第一修正量计算部。第二处理器为了抑制振动，具有根据第一电动机的速度值与第二电动机的速度值的速度值差，计算与对第二电动机的转矩指令对应的修正量的第二修正量计算部。

Description

通过两个电动机驱动一个被驱动体的控制装置

技术领域

本发明涉及在机床等中通过两个电动机驱动工件或刀具那样的一个被驱动体的控制装置。

背景技术

在机床等中，在电动机的被驱动体体积大，因此通过一个电动机无法加减速的情况下、或者电动机与被驱动体之间的齿侧间隙（backlash）大，因此无法在稳定的状态下移动被驱动体的情况下，进行用两个电动机驱动一个被驱动体的双驱动（tandem）控制。

在这种双驱动控制中，在两个电动机间的结合刚性高的情况下，由于两个电动机间的微小的同步误差，两个电动机间的驱动力互相干扰，有时发生振动。为了抑制这种振动，例如在特许第3492583号公报（JP3492583B2）中提出了具有基于两个电动机的速度值差来抑制振动的一个处理器（例如数字信号处理器（DSP））的控制装置。

但是一个处理器的处理能力有限。例如当两个电动机是对应于一个转子以及一个速度检测器具有多个定子线圈的旋转型伺服电动机的情况下，或者两个电动机是对应于一个磁铁板以及一个速度检测器具有多个滑块的两个线性伺服电动机的情况下，对于一个电动机需要包含电流控制等的多个电动机驱动部的处理，因此无法通过一个处理器控制两个电动机。因此，为了抑制在两个电动机的双驱动控制中可能产生的振动，有时必须通过两个处理器控制两个电动机。

发明内容

本发明作为一种形式，提供一种为了抑制由于两个电动机间的驱动力互相干扰而可能产生的振动，能够通过两个处理器控制两个电动机的控制装置。

根据本发明的一种形式，控制装置是通过第一电动机以及第二电动机驱动一个被驱动体的控制装置，其中，具备控制第一电动机的第一处理器和控制第二电动机的第二处理器，第一处理器具有：取得第一电动机的速度值的第一速度值取得部；将第一电动机的速度值发送到所述第二处理器，并且从第二处理器接收第二电动机的速度值的第一收发部；计算第一电动机的速度值与第二电动机的速度值的速度值差的第一速度值差计算部；以及为了抑制由于第一电动机和第二电动机之间的驱动力互相干扰而产生的振动，根据速度值差计算与对第一电动机的转矩指令对应的修正量的第一修正量计算部，第二处理器具有：取得第二电动机的速度值的第二速度值取得部；将第二电动机的速度值发送到第一处理器，并且从第一处理器接收第一电动机的速度值的第二收发部；计算第一电动机的速度值与第二电动机的速度值的速度值差的第二速度值差计算部；以及为了抑制由于第一电动机和第二电动机之间的驱动力互相干扰而产生的振动，根据速度值差计算与对第二电动机的转矩指令对应的修正量的第二修正量计算部。

在优选的情况下，第一修正量计算部以及第二修正量计算部分别具有：将速度值差的相位提前的相位补偿部；以及根据将相位提前后的速度值差计算扭转修正量的扭转修正量计算部和根据将相位提前后的速度值差计算摩擦修正量的摩擦修正量计算部。

在优选的情况下，第一电动机以及第二电动机分别是对应于一个转子以及一个速度检测器具有多个定子线圈的旋转型伺服电动机。

在优选的情况下，第一电动机以及第二电动机分别是对应于一个磁铁板以及一个速度检测器具有多个滑块的线性伺服电动机。

根据本发明的一种形式，为了根据第一电动机的速度与第二电动机的速度的差抑制振动，两个处理器都可以取得第一电动机的速度和第二电动机的速度的双方。因此，为了抑制两个电动机间的驱动力互相干扰而可能产生的振动，可以通过两个处理器控制两个电动机。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下的实施方式的说明会变得更加明了。在该附图中：

图1是通过本发明的一个实施方式的控制装置驱动两个旋转型伺服电动机的系统的框图。

图2是详细表示图1的控制装置的一方处理器的框图。

图3是详细表示图1的控制装置的另一方处理器的框图。

图4是图1的控制装置的动作的流程图。

图5是通过本发明的一个实施方式的控制装置驱动两个线性伺服电动机的系统的框图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的控制装置的实施方式。此外，该附图中对相同结构要素赋予相同符号。

当参照附图时，图1是通过本发明的一个实施方式的控制装置驱动两个旋转型伺服电动机的系统的框图。在图1中，控制装置1基于来自控制装置1所连接的CNC（数值控制装置）等上位控制装置2的作业工序所对应的指令信号，分别控制旋转型伺服电动机3a、3b的位置、速度、转矩等。通过控制装置1的控制，作为与旋转型伺服电动机3a、3b连接的被驱动体的工作台4沿着滚珠丝杠5a、5b滑动。

控制装置1为了分别控制旋转型伺服电动机3a、3b的位置、速度、转矩等，分别设置检测旋转型伺服电动机3a、3b的速度（旋转速度）并将检测出的速度提供给控制装置1的速度检测器6a、6b。例如将检测器6a、6b设为生成与旋转型伺服电动机3a、3b的速度成比例的脉冲的编码器。

在旋转型伺服电动机3a中，对应于一个转子6a’和一个速度检测器6a具有多个（在这种情况下为2个）定子线圈31a、32a，与滚珠丝杠5a连接的旋转型伺服电动机3a的驱动轴（未图示）起到主轴的作用。另一方面，在旋转型伺服电动机3b中，对应于一个转子6b’和一个速度检测器6b具有多个（在这种情况下为2个）定子线圈31b、32b，与滚珠丝杠5b连接的旋转型伺服电动机3b的驱动轴（未图示）起到从轴的作用。

控制装置1具有作为处理器的DSP11a、11b和放大器12a、12b、13a、13b。DSP11a具有电动机驱动部40a、50a和减振控制部60a。同样，DSP11b具有电动机驱动部40b、50b和减振控制部60b。

图2是详细表示图1的控制装置的一方处理器的框图。在图2中，电动机驱动部40a具有位置控制部41a、速度控制部42a、加法器43a和电流控制部44a。位置控制部41a根据所设定的位置增益，在与电动机驱动部50a取得同步的同时，与从上位控制装置2输入的位置指令信号、和通过对来自速度检测器6a的速度反馈信号进行积分而生成的位置的反馈信号对应地进行动作。速度控制部42b根据所设定的速度增益，与来自位置控制部41a的速度指令信号、和来自速度检测器6a的速度的反馈信号对应地进行动作。

加法器43a将输入一方输入部的来自速度控制部42a的转矩指令信号和输入另一方输入部的后述的修正量信号相加，将加法器43a的输出信号供给电流控制部44a。电流控制部44a与加法器43a的输出信号和来自放大器12a的电流的反馈信号对应地进行动作。放大器12a根据输入到放大器12a的电流控制部44a的输出信号，控制向旋转伺服电动机3a的供给功率。

同样，电动机驱动部50a具有位置控制部51a、速度控制部52a、加法器53a和电流控制部54a。位置控制部51a根据所设定的位置增益，在与电动机驱动部40a取得同步的同时，进行与从上位控制装置2输入的位置指令信号、和通过对来自速度检测器6a的速度的反馈信号进行积分而生成的位置的反馈信号对应的动作。速度控制部52a根据所设定的速度增益，与来自位置控制部51a的速度指令信号和来自速度检测器6a的速度的反馈信号对应地进行动作。

加法器53a将输入一方输入部的来自速度控制部52a的转矩指令信号和输入另一方输入部的后述的修正量信号相加，并将加法器53a的输出信号供给电流控制部54a。电流控制部54a进行与加法器53a的输出信号和来自放大器13a的电流的反馈信号对应的动作。放大器13a根据输入放大器13a的电流控制部54a的输出信号，控制向旋转伺服电动机3a的供给功率。

减振控制部60a抑制由于旋转型伺服电动机3a和旋转型伺服电动机3b之间的驱动力互相干扰而产生的振动。为此，减振控制部60a具有速度值取得部61a、收发部62a、存储器63a、速度值差计算部64a和修正量计算部65a。

速度值取得部61a，以预定的采样周期T（例如T=1毫秒）取得来自速度检测器6a的速度反馈的信号，作为旋转型伺服电动机3a的速度值，并作为旋转型伺服电动机3a的速度反馈值，存储在存储器63a中。

收发部62a将存储器63a中存储的旋转型伺服电动机3a的速度值发送到DSP11b，并且以与速度值取得部61a取得旋转型伺服电动机3a的速度值的方法同样的方法从DSP11b接收DSP11b取得的旋转型伺服电动机3b的速度值。此外，根据上位控制装置2的控制，使用介于DSP11a和DSP11b之间的IIC总线那样的通信路径7（图1）来进行DSP11a和DSP11b之间的通信。

速度值差计算部64a从存储器63a读出旋转型伺服电动机3a的速度值以及旋转型伺服电动机3b的速度值，计算旋转型伺服电动机3a的速度值与旋转型伺服电动机3b的速度值之间的速度值差。

修正量计算部65a为了抑制由于旋转型伺服电动机3a和旋转型伺服电动机3b之间的驱动力互相干扰而产生的振动，计算与对旋转型伺服电动机3a的转矩指令对应的修正量。为此，修正量计算部65a具有相位补偿部66a、扭转修正部67a和摩擦修正部68a。

相位补偿部66a具有将速度值差计算部64a输出的速度值差信号的相位提前的功能。扭转修正部67a根据通过相位补偿部66a将相位提前后的速度值差信号，生成扭转修正量信号。摩擦修正部68a根据通过相位补偿部66a将相位提前了的速度值差信号生成摩擦修正量信号。加法器69a将输入到一方输入部的来自扭转修正部67a的修正量信号和输入到另一方输入部的来自摩擦修正部68a的摩擦修正量信号相加，将与扭转修正量信号和摩擦修正量信号的和相当的修正量信号供给加法器43a的另一方输入部以及加法器53a的另一方输入部。因此，向电流控制部44a输入在来自速度控制部42a的转矩指令信号上加上来自加法器69a的修正量信号所得的信号，向电流控制部54a输入在来自速度控制部52a的转矩指令信号上加上来自加法器69a的修正量信号所得的信号。

相位补偿部66a通过补偿图1所示的系统的延迟能够提高减振效果。另外，扭转修正部67a通过进行扭转修正（弹力修正），可以抑制由于旋转型伺服电动机3a和旋转型伺服电动机3b之间的驱动力互相干扰而产生的振动。而且，摩擦修正部68a通过进行摩擦修正，可以抑制由于旋转型伺服电动机3a和旋转型伺服电动机3b之间的驱动力互相干扰而产生的振动。

图3是详细表示图1的控制装置的另一方处理器的框图。在图3中，电动机驱动部40b具有分别具有与图2的位置控制部41a、速度控制部42a以及电流控制部44a同样的功能的位置控制部41b、速度控制部42b以及电流控制部44b，并具有减法器43b来代替图2的加法器43a。

同样地，电动机驱动部50b具有分别具有与图2的位置控制部51a、速度控制部52a以及电流控制部54a同样的功能的位置控制部51b、速度控制部52b以及电流控制部54b，并具有减法器53b来代替图2的加法器53a。

减振控制部60b具有分别具有与图2的速度制取得部61a、收发部62a、存储器63a、速度值差计算部64a以及修正量计算部65a同样的功能的速度值取得部61b、收发部62b、存储器63b、速度值计算部64b以及修正量计算部65b。

电动机驱动部40b具有减法器43b而代替图2的加法器43a，电动机驱动部50b具有减法器53b而代替图2的加法器53a，因此，向电流控制部44b输入从来自速度控制部42b的转矩指令信号减去来自加法器69a的修正量信号而得的信号，向电流控制部54a输入从来自速度控制部52a的转矩指令信号减去来自加法器69a的修正量信号而得的信号。

图4是图1的控制装置的动作的流程图。在DSP11a以及DSP11b接收到来自上位控制装置2的表示驱动工作台4的指令信号后，以预定次数执行该流程图。

首先，在步骤S1-1中，速度值取得部61a取得旋转型伺服电动机3a的速度值，在步骤S1-2中，速度值取得部61b取得旋转型伺服电动机3b的速度值。

然后，在步骤S2-1中，收发部62a将旋转型伺服电动机3a的速度值发送给DSP11b，在步骤S2-2中，收发部62b将旋转型伺服电动机3b的速度值发送给DSP11a。

然后，在步骤S3-1中，收发部62a从DSP11b接收旋转型伺服电动机3b的速度值，在步骤S3-2中，收发部62b从DSP11a接收旋转型伺服电动机3a的速度值。

然后，在步骤S4-1中，速度值差计算部64a计算旋转型伺服电动机3a的速度值与旋转型伺服电动机3b的速度值之间的速度值差，在步骤S4-2中，速度值差计算部64b计算旋转型伺服电动机3a的速度值与旋转型伺服电动机3b之间的速度值之间的速度值差。

然后，在步骤S5-1中，相位补偿部66a计算由速度值差计算部64a输出的速度值差信号的相位补偿量，在步骤S5-2中，相位补偿部66b计算由速度值差计算部64b输出的速度值差信号的相位补偿量。

然后，在步骤S6-1中，扭转修正部67a根据通过相位补偿部66a进行了相位补偿的速度值差信号计算扭转修正量，在步骤S6-2中，扭转修正部67b根据通过相位补偿部66b进行了相位补偿的速度值差信号计算扭转修正量。

然后，在步骤S7-1中，摩擦修正部68a根据通过相位补偿部66a进行了相位补偿的速度值差信号计算摩擦修正量，在步骤S7-2中，摩擦修正部68b根据通过相位补偿部66b进行了相位补偿的速度值差信号计算摩擦修正量。

然后，在步骤S8-1中，加法器43a在来自速度控制部42a的转矩指令上加上修正量（在这种情况下是扭转修正量与摩擦修正量的和），加法器53a在来自速度控制部52a的转矩指令上加上修正量，结束DSP11a侧的处理。另外，在步骤S8-2中，减法器43b从来自速度控制部42b的转矩指令中减去修正量，减法器53b从来自速度控制部52b的转矩指令中减去修正量，结束DSP11b侧的处理。

根据本实施方式，为了根据旋转型伺服电动机3a的速度值和旋转型伺服电动机3b的速度值之间的速度值差来抑制振动，两个DSP11a以及DSP11b都可以取得旋转型伺服电动机3a的速度值和旋转型伺服电动机3b的速度值的双方。因此，为了抑制由于旋转型伺服电动机3a和旋转型伺服电动机3b之间的驱动力互相干扰而可能产生的振动，可以通过两个DSP11a以及DSP11b来控制两个旋转型伺服电动机3a以及旋转型伺服电动机3b。

图5是通过本发明的一个实施方式的控制装置驱动两个线性伺服电动机的系统的框图。在图5中，控制装置1根据来自与控制装置1连接的CNC（数值控制装置）等上位装置2的与作业工序对应的指令信号，分别控制线性伺服电动机30a、30b的位置、速度、转矩等。通过控制装置1的控制，作为与线性伺服电动机30a、30b连接的被驱动体的工作台14沿着磁铁板15a、15b滑动。图5的控制装置1、上位控制装置2以及速度检测器6a、6b具有与图1的控制装置1、上位控制装置2以及速度检测器6a、6b相同的结构，因此省略它们的说明。

线性伺服电动机30a对应于一个磁体板15a和一个速度检测器6a具有多个（在这种情况下为2个）滑块33a、34a。另一方面，线性伺服电动机30b对应于一个磁铁板15b和一个速度检测器6b具有多个（在这种情况下为2个）滑块33b、34b。

根据本实施方式，为了由控制装置1如上所述那样进行减振控制，由此来抑制由于线性伺服电动机30a和线性伺服电动机30b之间的驱动力互相干扰而可能产生的振动，可以通过两个DSP11a以及DSP11b控制两个线性伺服电动机30a以及线性伺服电动机30b。

本发明不限于上述实施方式，能够进行若干变更以及变形。例如在上述实施方式中说明了通过本发明的控制装置控制两个旋转型伺服电动机或两个线性伺服电动机的情况，但是两个振动型伺服电动机等也可以通过本发明的控制装置来控制。

另外，作为被驱动体，也可以使用机械臂、在它们上装卸的工件等。而且，在上述实施方式中说明了进行扭转修正和摩擦修正的双方的情况，但是也可以仅进行扭转修正和摩擦修正中的某一方。

以上，与优选实施方式相关联地说明了本发明，但是本领域技术人员能够理解，在不脱离请求专利保护的范围的公开范围的情况下，可以进行各种修正以及变更。

Claims (3)

1.一种通过第一电动机以及第二电动机驱动一个被驱动体的控制装置，其特征在于，

具备控制所述第一电动机的第一处理器和控制所述第二电动机的第二处理器，

所述第一处理器具有：

取得所述第一电动机的速度值的第一速度值取得部；

将所述第一电动机的速度值发送到所述第二处理器，并且从所述第二处理器接收所述第二电动机的速度值的第一收发部；

计算所述第一速度值取得部所取得的所述第一电动机的速度值与所述第一收发部接收到的所述第二电动机的速度值的速度值差的第一速度值差计算部；以及

为了抑制由于所述第一电动机和所述第二电动机之间的驱动力互相干扰而产生的振动，根据所述第一速度值取得部所取得的所述第一电动机的速度值与所述第一收发部接收到的所述第二电动机的速度值的速度值差计算与对所述第一电动机的转矩指令对应的修正量的第一修正量计算部，

所述第二处理器具有：

取得所述第二电动机的速度值的第二速度值取得部；

将所述第二电动机的速度值发送到所述第一处理器，并且从所述第一处理器接收所述第一电动机的速度值的第二收发部；

计算所述第二收发部接收到的所述第一电动机的速度值与所述第二速度值取得部所取得的所述第二电动机的速度值的速度值差的第二速度值差计算部；以及

为了抑制由于所述第一电动机和所述第二电动机之间的驱动力互相干扰而产生的振动，根据所述第二收发部接收到的所述第一电动机的速度值与所述第二速度值取得部所取得的所述第二电动机的速度值的速度值差计算与对所述第二电动机的转矩指令对应的修正量的第二修正量计算部，

所述第一修正量计算部以及所述第二修正量计算部分别具有：

将所述速度值差的相位提前的相位补偿部；以及

根据将所述相位提前后的速度值差计算扭转修正量的扭转修正量计算部或根据将所述相位提前后的速度值差计算摩擦修正量的摩擦修正量计算部。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述第一电动机以及所述第二电动机分别是对应于一个转子以及一个速度检测器具有多个定子线圈的旋转型伺服电动机。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述第一电动机以及所述第二电动机分别是对应于一个磁铁板以及一个速度检测器具有多个滑块的线性伺服电动机。