專利名稱：時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法以及時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)執(zhí)行讀入的動(dòng)作程序，用來(lái)自動(dòng)地推定作為機(jī)床或機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)源的伺服電動(dòng)機(jī)的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法、時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置以及伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
例如，當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)組裝從工廠出廠的機(jī)床或機(jī)器人時(shí)，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)作為被驅(qū)動(dòng)物的工具刀具臺(tái)或機(jī)器人手臂的伺服電動(dòng)機(jī)的加速減速時(shí)的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行設(shè)定。此外，由于被驅(qū)動(dòng)體標(biāo)準(zhǔn)的變更，往往要重新設(shè)定時(shí)間常數(shù)。此時(shí)，一般在伺服電動(dòng)機(jī)的允許轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，為了可以最大限度地發(fā)揮伺服電動(dòng)機(jī)的性能地設(shè)定時(shí)間常數(shù)。
作為通過(guò)執(zhí)行讀入到計(jì)算機(jī)中的動(dòng)作程序，來(lái)推定伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)的方法以及裝置，已知的有在JP-A-2004-74357以及JP-A-9-149670中公開的方法以及裝置。在JP-A-2004-74357中，記載了根據(jù)被安裝在在軸上進(jìn)行移動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體上的質(zhì)量體的量確定伺服參數(shù)，使伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作最佳化的方法以及裝置。作為伺服參數(shù)的時(shí)間常數(shù)和增益，根據(jù)使安裝了希望的質(zhì)量體的被驅(qū)動(dòng)體進(jìn)行試驗(yàn)動(dòng)作而檢測(cè)到的實(shí)際負(fù)荷，從裝置的存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)的與負(fù)荷范圍對(duì)應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)中進(jìn)行確定。
此外，在JP-A-9-149670中公開了自動(dòng)進(jìn)行負(fù)荷慣性的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)地調(diào)整增益參數(shù)的方法以及裝置。此外，還記載了以下的內(nèi)容為了減少伺服電動(dòng)機(jī)摩擦的影響可以進(jìn)行高精度的推定，使用一邊調(diào)整速度控制增益一邊測(cè)定從速度指令的10％到達(dá)63％的速度所需要的時(shí)間而得到的時(shí)間常數(shù)，來(lái)進(jìn)行負(fù)荷慣性的計(jì)算。
在JP-A-2004-74357中記載的現(xiàn)有的方法以及裝置，根據(jù)使被驅(qū)動(dòng)體進(jìn)行試驗(yàn)動(dòng)作時(shí)檢測(cè)到的負(fù)荷數(shù)據(jù)，設(shè)定與安裝在被驅(qū)動(dòng)體上的負(fù)荷的大小對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)，但是，事前準(zhǔn)備與負(fù)荷大小對(duì)應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)非常麻煩，而且，負(fù)荷范圍與參數(shù)數(shù)據(jù)的關(guān)系不是一樣地求出的，所以必須對(duì)每個(gè)機(jī)床或機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)求出與負(fù)荷范圍對(duì)應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)，存在用于調(diào)整時(shí)間常數(shù)的準(zhǔn)備作業(yè)的負(fù)擔(dān)沉重的問(wèn)題。
在JP-A-9-149670記載的現(xiàn)有的方法以及裝置中，根據(jù)負(fù)荷慣性的計(jì)算結(jié)果自動(dòng)地調(diào)整增益參數(shù)，但是為了求出更高精度的增益參數(shù)，必須使用在規(guī)定的條件下測(cè)定的時(shí)間常數(shù)來(lái)計(jì)算正確的負(fù)荷慣性，存在無(wú)法容易地進(jìn)行增益參數(shù)調(diào)整的問(wèn)題。但是，因?yàn)樵谪?fù)載慣性的正確性上存在局限，最終，一邊在實(shí)際的裝置上觀測(cè)電流值(電流指令的電流值或電流反饋的電流值)，一邊通過(guò)湊試的方法求出時(shí)間常數(shù)，以便得到最大電流，無(wú)法容易地求出可以發(fā)揮伺服電動(dòng)機(jī)的要求性能的時(shí)間常數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的問(wèn)題而發(fā)明的，其目的在于，提供一種無(wú)需在時(shí)間常數(shù)的調(diào)整上花費(fèi)工夫和時(shí)間，可以用簡(jiǎn)單的計(jì)算容易地進(jìn)行推定，且可以減輕伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)整時(shí)的作業(yè)負(fù)擔(dān)的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法、時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置以及伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明，提供一種時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法，其用于自動(dòng)地推定伺服電動(dòng)機(jī)加速時(shí)的時(shí)間常數(shù)，具備以下步驟對(duì)使用為了試驗(yàn)運(yùn)行而預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)使所述伺服電動(dòng)機(jī)加速動(dòng)作時(shí)的峰值電流值進(jìn)行檢測(cè)；和根據(jù)該峰值電流值與所述假定時(shí)間常數(shù)的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)以希望的目標(biāo)電流值使所述伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)。
此外，本發(fā)明提供一種時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置，其用于自動(dòng)地推定伺服電動(dòng)機(jī)加速時(shí)的時(shí)間常數(shù)，具備電流值檢測(cè)部，其對(duì)使用為了試驗(yàn)運(yùn)行而預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)使所述伺服電動(dòng)機(jī)加速動(dòng)作時(shí)的峰值電流值進(jìn)行檢測(cè)；和時(shí)間常數(shù)推定部，其根據(jù)該峰值電流值與所述假定時(shí)間常數(shù)的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)以希望的目標(biāo)電流值使所述伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)。
根據(jù)時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法以及時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置，著眼于伺服電動(dòng)機(jī)的電流值與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系處于比例關(guān)系，以預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)運(yùn)行，求出根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)的電流波形檢測(cè)到的峰值電流值與假定時(shí)間常數(shù)的關(guān)系，由此，就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的比例計(jì)算求出在真正控制時(shí)用于流過(guò)希望的目標(biāo)電流的時(shí)間常數(shù)。因此，可以省略時(shí)間常數(shù)的調(diào)整所需要的時(shí)間，可以減輕伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)整時(shí)的作業(yè)負(fù)擔(dān)。通過(guò)使用如此推定的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行真正控制，可以最大限度地發(fā)揮伺服電動(dòng)機(jī)的性能。


本發(fā)明的上述以及其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在與附圖關(guān)聯(lián)的以下的合適的實(shí)施方式的說(shuō)明中會(huì)更加清晰。在該附圖中圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于說(shuō)明圖1所示的伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示使用圖2所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的第一時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的流程圖。
圖4A是圖3所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的說(shuō)明圖。
圖4B是圖3所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的真正控制時(shí)的說(shuō)明圖。
圖5A表示圖3所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際的電流波形。
圖5B表示圖3所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的真正控制時(shí)的實(shí)際的電流波形。
圖6是表示第二時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的流程圖。
圖7A是圖6所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的說(shuō)明圖。
圖7B是圖6所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的真正控制時(shí)的說(shuō)明圖。
圖8是表示第三時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的流程圖。
圖9A是圖8所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的說(shuō)明圖。
圖9B是使用圖8所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的推定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的說(shuō)明圖。
圖9C是對(duì)圖8所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的推定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行修正后進(jìn)行真正控制時(shí)的說(shuō)明圖。
圖10是表示第四時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的流程圖。
圖11A是圖10所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的說(shuō)明圖。
圖11B是使用圖10所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的推定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的說(shuō)明圖。
圖11C是對(duì)圖10所示的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法的推定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行修正后進(jìn)行真正控制時(shí)的說(shuō)明圖。
圖12是表示本發(fā)明的伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的變形例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1以及圖2對(duì)本發(fā)明的伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)施方式的伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)1，由對(duì)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)床的刀具臺(tái)(被驅(qū)動(dòng)體)的伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的NC控制裝置2、和自動(dòng)推定伺服電動(dòng)機(jī)19的加速時(shí)的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6構(gòu)成。NC控制裝置2和時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6，經(jīng)由信號(hào)線相互連接，接收發(fā)送程序以及數(shù)據(jù)。此外，由伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)1和沒有圖示的機(jī)床或機(jī)器人構(gòu)成整體的加工系統(tǒng)。
NC控制裝置2，作為以下各部來(lái)工作通過(guò)讀入的動(dòng)作程序，生成針對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)19的控制指令的指令生成部3；接收來(lái)自指令生成部3的控制指令控制伺服電動(dòng)機(jī)19的伺服控制部4；改寫諸如時(shí)間常數(shù)、位置、速度、電流的伺服信息，或?qū)⑺欧畔l(fā)送給時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6的參數(shù)管理部5。
時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6，作為以下各部來(lái)工作通過(guò)讀入的動(dòng)作程序，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)生成試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的控制指令的試驗(yàn)運(yùn)行用指令生成部7；從NC控制裝置2接收電流波形，檢測(cè)電流指令的峰值電流值或反饋電流的峰值電流值的電流值檢測(cè)部8；根據(jù)檢測(cè)到的峰值電流值和試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的假定時(shí)間常數(shù)T的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)使伺服電動(dòng)機(jī)19以希望的目標(biāo)電流值實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)τ(τ2)的時(shí)間常數(shù)推定部9；將推定的時(shí)間常數(shù)τ向NC控制裝置2的參數(shù)管理部5進(jìn)行發(fā)送的參數(shù)設(shè)定部10。
圖2表示伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)1的方框圖。NC控制裝置2，具有處理器板15、數(shù)字伺服控制電路17和伺服放大器18。處理器板15具有中央運(yùn)算處理裝置(以下稱為CPU)15a、ROM15b、RAM15c、以及未圖示的CMOS，經(jīng)由總線16在與NC控制裝置2內(nèi)的其它部分之間進(jìn)行指令、數(shù)據(jù)的交換。CPU15a按照在ROM15b中存儲(chǔ)的系統(tǒng)程序控制NC控制裝置2。系統(tǒng)程序進(jìn)行程序的生成以及編輯處理、用于自動(dòng)運(yùn)行的再生處理、模擬、伺服參數(shù)的調(diào)整處理。
RAM15c的很大一部分構(gòu)成了非易失性存儲(chǔ)器區(qū)域，存儲(chǔ)了示教數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)(伺服數(shù)據(jù))、各種設(shè)定值、和各種動(dòng)作程序。RAM15c的一部分為了CPU15a執(zhí)行的計(jì)算處理等，用于暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。CMOS存儲(chǔ)器被構(gòu)成為作為由未圖示的電池后備的，即使切斷NC控制裝置2的電源仍然保持存儲(chǔ)狀態(tài)的非易失性存儲(chǔ)器。在該CMOS存儲(chǔ)器中，經(jīng)由串行端口20存儲(chǔ)從示教操作盤(CRT/MDI單元)21輸入的動(dòng)作程序和數(shù)據(jù)。
數(shù)字伺服控制電路17，具備機(jī)床的軸控制電路(未圖示)、主軸控制電路(未圖示)。各個(gè)控制電路經(jīng)由總線16與處理器板15相連接，接收來(lái)自CPU15a的移動(dòng)指令。伺服放大器18，把從數(shù)字伺服控制電路17接收到的移動(dòng)指令轉(zhuǎn)換為速度指令來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)19。在與各個(gè)軸對(duì)應(yīng)的伺服電動(dòng)機(jī)19中內(nèi)置了位置檢測(cè)用的脈沖編碼器(未圖示)，來(lái)自該脈沖編碼器的位置信號(hào)通過(guò)脈沖串或串行傳送進(jìn)行反饋。在為脈沖串時(shí)，可以通過(guò)(頻率/速度)轉(zhuǎn)換形成速度數(shù)據(jù)；在為串行數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)求出絕對(duì)位置的差分可取得速度數(shù)據(jù)。
例如，主軸控制電路接收向機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)指令，對(duì)主軸放大器輸出主軸速度指令。主軸放大器接收該主軸速度指令，以指令的旋轉(zhuǎn)速度使機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)齒輪或皮帶將位置編碼器與主軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)合，位置編碼器與主軸的旋轉(zhuǎn)同步地輸出反饋脈沖，該反饋脈沖經(jīng)由接口由CPU15a讀取。
位置的反饋信號(hào)、速度的反饋信號(hào)、電流的反饋信號(hào)以及反饋脈沖等可以作為伺服信息使用。電流的反饋信號(hào)用于本發(fā)明的時(shí)間常數(shù)的推定。
將各種輸入輸出部、外部存儲(chǔ)裝置以及外部設(shè)備經(jīng)由未圖示的接口與總線16連接。NC控制裝置2，可以通過(guò)該接口在與外部裝置之間讀入動(dòng)作程序等，還可以向外部輸出編輯的程序。
此外，對(duì)串行端口20進(jìn)行總線連接，并與示教操作盤21和RS232C設(shè)備(通信用接口)22相連接。示教操作盤21用于輸入動(dòng)作程序等程序、位置數(shù)據(jù)、各種設(shè)定值等。此外，將數(shù)字信號(hào)用數(shù)字I/O(輸入輸出裝置)23、模擬信號(hào)用模擬I/O(輸入輸出裝置)24與總線16連接此外，上述NC控制裝置2的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榕c現(xiàn)有公知的控制裝置為大致相同的結(jié)構(gòu)，所以省略其它的說(shuō)明。
然后，對(duì)時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6通過(guò)與接口連接，可以處理動(dòng)作程序和收發(fā)伺服信息。處理器30是整體控制時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6的處理器，經(jīng)由總線31讀出存儲(chǔ)在ROM32中的系統(tǒng)程序，并按照該系統(tǒng)程序整體控制時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6。此外，在盤裝置33等存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)了用于使伺服電動(dòng)機(jī)19進(jìn)行規(guī)定動(dòng)作的各種程序。在RAM34中存儲(chǔ)暫時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)以及經(jīng)由CRT/MdI單元37由操作員輸入的各種數(shù)據(jù)。推定時(shí)間常數(shù)所需要的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在該RAM34中。
此外，在盤裝置33等存儲(chǔ)裝置中預(yù)先寫入了使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下功能部的動(dòng)作程序檢測(cè)通過(guò)為試驗(yàn)運(yùn)行而預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)T使伺服電動(dòng)機(jī)19加速動(dòng)作時(shí)的峰值電流值P的功能部；和根據(jù)峰值電流值P和假定時(shí)間常數(shù)T的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)以希望的目標(biāo)電流值使伺服電動(dòng)機(jī)19實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)τ的功能部。此外，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的程序，被從存儲(chǔ)裝置中讀出后傳送給NC控制裝置2。接口35在與NC控制裝置2之間進(jìn)行信號(hào)的交換。
CRT/MdI單元37是具備處理器、存儲(chǔ)器、顯示器以及鍵盤等的手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置。接口38接受來(lái)自CRT/MdI單元37的數(shù)據(jù)將其交給處理器30。此外，CRT/MdI單元37根據(jù)從處理器30發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，執(zhí)行顯示處理在顯示器上進(jìn)行顯示。
然后，根據(jù)圖3以及圖4A、4B，對(duì)使用時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6的第一時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在步驟A1中，設(shè)置在真正控制時(shí)想要實(shí)現(xiàn)的加速時(shí)的峰值電流值A(chǔ)。在步驟A2中，將用于試驗(yàn)運(yùn)行的假定時(shí)間常數(shù)T(圖4A)發(fā)送給NC控制裝置2。在步驟A3中，將用于試驗(yàn)運(yùn)行的動(dòng)作程序發(fā)送給NC控制裝置2。在步驟A4中，在進(jìn)行了從NC控制裝置2進(jìn)行接收的電流數(shù)據(jù)取得準(zhǔn)備之后，在步驟A5中進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。在步驟A6中，從NC控制裝置2接收(取得)電流指令或反饋電流的電流波形。在步驟A7中，從接收到的電流波形中讀取電流指令的峰值電流值P或反饋電流的峰值電流值P。在步驟A8中，根據(jù)式子τ＝T/(A/P)自動(dòng)計(jì)算與真正控制加速時(shí)的峰值電流值A(chǔ)對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)τ(圖4B)。其中，T假定時(shí)間常數(shù)、P以假定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)的峰值電流值、A真正控制時(shí)流過(guò)的希望的目標(biāo)電流值。上式中，伺服電動(dòng)機(jī)19的電流值與轉(zhuǎn)矩關(guān)系為比例關(guān)系，通過(guò)簡(jiǎn)單的比例計(jì)算來(lái)求出時(shí)間常數(shù)τ。在步驟A9中，將求出的時(shí)間常數(shù)τ發(fā)送給NC控制裝置2，然后結(jié)束。
圖5A表示了試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際的電流波形，圖5B表示了真正控制時(shí)的實(shí)際的電流波形。在圖中，與電流波形一起還記載了電動(dòng)機(jī)速度。可知在圖5A和圖5B中為得到相同的電動(dòng)機(jī)速度而流過(guò)的電流指令的電流值不相同。在圖5A中，因?yàn)槭褂瞄L(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)(300ms)，所以僅使用了最大電流的12％。與此相對(duì)，在圖5B中，因?yàn)橐粤鬟^(guò)最大電流85％的電流為目標(biāo)，所以為短時(shí)間常數(shù)(42ms)。因此，通過(guò)使用如此推定的時(shí)間常數(shù)τ進(jìn)行控制，可以最大限度地發(fā)揮伺服電動(dòng)機(jī)19的性能，可以進(jìn)行周期短的控制。
然后，根據(jù)圖6以及圖7A、7B，對(duì)使用時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的第二時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法進(jìn)行說(shuō)明。作為時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置，除了第一方法中使用的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6的功能之外，還使用檢測(cè)恒定電流值的第二電流值檢測(cè)部(未圖示)的功能。
步驟B1～B7因?yàn)榕c步驟A1～A7相同，所以省略重復(fù)的說(shuō)明。在步驟B8中，通過(guò)第二電流值檢測(cè)部讀取以一定速度移動(dòng)的部分的恒定電流值B。在步驟S9中，將峰值電流值P減去恒定電流值B的值作為新的峰值電流值，將希望的峰值電流值A(chǔ)減去恒定電流值B的值作為新的目標(biāo)電流值，根據(jù)τ＝T/{(A-B)/(P-B)}計(jì)算與真正控制的加速時(shí)的峰值電流值A(chǔ)對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)τ。式中，T假定時(shí)間常數(shù)，P以假定時(shí)間常數(shù)驅(qū)動(dòng)時(shí)的峰值電流值，A真正控制時(shí)流過(guò)的目標(biāo)電流值，B恒定電流值。在步驟B10中，將求出的時(shí)間常數(shù)τ發(fā)送給NC控制裝置2，然后結(jié)束。
根據(jù)第二時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法，可以將摩擦轉(zhuǎn)矩消除的電流值和加速電流值分開，來(lái)求出去除了由摩擦產(chǎn)生的影響的正確的時(shí)間常數(shù)。
然后，根據(jù)圖8以及圖9A～圖9C，對(duì)使用時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的第三時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法進(jìn)行說(shuō)明。作為時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置，除了第二方式中使用的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的功能以外，還使用判定峰值電流值是否達(dá)到了伺服放大器的最大允許電流值的未圖示的峰值電流值判定部(第一判定部)的功能。
首先，在步驟C1中，將在真正控制時(shí)希望實(shí)現(xiàn)的加速時(shí)的峰值電流值A(chǔ)設(shè)為放大器最大允許電流。步驟C2～C10因?yàn)榕c步驟B2～B10相同，所以省略重度的說(shuō)明。在步驟C11中，以在步驟C10中推定的時(shí)間常數(shù)τ1執(zhí)行試驗(yàn)運(yùn)行。在步驟C12中，通過(guò)判定部判定峰值電流值是否達(dá)到了伺服放大器的最大允許電流值。判定的結(jié)果在為NO時(shí)結(jié)束作業(yè)，在為YES時(shí)，在步驟C13中，把推定時(shí)間常數(shù)τ1乘以系數(shù)的值作為修正后(調(diào)整后)的時(shí)間常數(shù)τ2，再次進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。以下，反復(fù)進(jìn)行相同的作業(yè)，直到判定結(jié)果為NO。
圖9A表示使用假定時(shí)間常數(shù)T試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的電流波形和電動(dòng)機(jī)速度。圖9B表示使用通過(guò)計(jì)算推定的時(shí)間常數(shù)τ1時(shí)的電流波形和電動(dòng)機(jī)速度。表示峰值電流值達(dá)到了放大器最大允許電流值P(電流波形的前端變得平坦)。圖9C表示使用修正時(shí)間常數(shù)τ2時(shí)的電流波形和電動(dòng)機(jī)速度，表示峰值電流值沒有達(dá)到放大器最大允許電流值P(電流波形的前端變得尖銳)。
根據(jù)第三時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法，可以在峰值電流值沒有達(dá)到伺服放大器的最大允許電流值的條件下推定時(shí)間常數(shù)τ2。因此，可以避免伺服電動(dòng)機(jī)19在負(fù)荷較大的狀態(tài)下的長(zhǎng)期運(yùn)行，防止伺服電動(dòng)機(jī)19以及伺服放大器18的熱損傷。
然后，根據(jù)圖10以及圖11A～11C，對(duì)使用時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的第四時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法進(jìn)行說(shuō)明。作為時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置，除了第三方式中使用的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置的功能以外，還使用對(duì)峰值電流值達(dá)到伺服放大器的最大允許電流值的狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定，判定持續(xù)時(shí)間是否在規(guī)定時(shí)間以內(nèi)的未圖示的持續(xù)時(shí)間判定部(第二判定部)的功能。
步驟D1～D12因?yàn)榕c步驟C1～C12相同，所以省略重復(fù)的說(shuō)明。在步驟D13中，通過(guò)持續(xù)時(shí)間判定部對(duì)峰值電流值達(dá)到伺服放大器的最大允許電流值的狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定，在持續(xù)時(shí)間在規(guī)定時(shí)間以內(nèi)時(shí)(YES)結(jié)束作業(yè)；相反，在為ON時(shí)，在步驟D14中將推定時(shí)間常數(shù)τ1乘以系數(shù)的值作為修正時(shí)間常數(shù)τ2，在步驟D11中再次進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。以下，反復(fù)進(jìn)行相同的作業(yè)，直到判定結(jié)果為YES。
圖11A表示使用假定時(shí)間常數(shù)T進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的電流波形和電動(dòng)機(jī)速度。圖11B表示使用通過(guò)計(jì)算推定出的時(shí)間常數(shù)τ1時(shí)的電流波形和電動(dòng)機(jī)速度。表示持續(xù)時(shí)間在規(guī)定時(shí)間以上。圖11C表示使用修正時(shí)間常數(shù)τ2時(shí)的電流波形和電動(dòng)機(jī)速度，持續(xù)時(shí)間小于規(guī)定時(shí)間。
根據(jù)第四時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法，在由持續(xù)時(shí)間測(cè)定部測(cè)定的持續(xù)時(shí)間在規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，根據(jù)推定時(shí)間常數(shù)τ1求出修正時(shí)間常數(shù)τ2，使持續(xù)時(shí)間小于規(guī)定時(shí)間，由此，可以在位置偏差或速度偏差不過(guò)大的范圍內(nèi)，進(jìn)行發(fā)揮伺服電動(dòng)機(jī)19的最大性能的控制。
此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不超出本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形來(lái)實(shí)施。在本實(shí)施方式中，在使用假定時(shí)間常數(shù)的試驗(yàn)運(yùn)行與使用通過(guò)計(jì)算求出的推定時(shí)間常數(shù)τ的真正控制時(shí)，以負(fù)荷慣性相同為前提，但是在試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷慣性與真正控制時(shí)的負(fù)荷慣性不同時(shí)，也可以根據(jù)試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷慣性與真正控制時(shí)的負(fù)荷慣性的比例來(lái)修正推定時(shí)間常數(shù)。
即，在把試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)(調(diào)整時(shí))的電動(dòng)機(jī)慣性設(shè)為Jm(不變)，機(jī)械慣性設(shè)為JL1，假定時(shí)間常數(shù)設(shè)為T1，真正控制時(shí)(實(shí)際運(yùn)行時(shí))的機(jī)械慣性設(shè)為JL2時(shí)，可以通過(guò)τ＝T1·{(Jm+JL2)/(Jm+JL1)}求出實(shí)際運(yùn)行時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)τ。
此外，伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)1由經(jīng)由信號(hào)線相互鏈接的NC控制裝置2和時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6構(gòu)成，但是如圖12所示，也可以將NC控制裝置2和時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6做成一體化來(lái)構(gòu)成伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)100。此外，如本實(shí)施方式，在單獨(dú)構(gòu)成NC控制裝置2和時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6時(shí)，可以使時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置6為個(gè)人電腦。
以上，參照最佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本行業(yè)的從業(yè)人員一定會(huì)理解在不脫離本發(fā)明請(qǐng)求范圍的公開范圍的情況下，可以進(jìn)行各種各樣的修改以及變更。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法，其用于自動(dòng)推定伺服電動(dòng)機(jī)(19)加速時(shí)的時(shí)間常數(shù)，其特征在于，具備下述步驟對(duì)使用為了試驗(yàn)運(yùn)行而預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)(T)使所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)加速動(dòng)作時(shí)的峰值電流值(P)進(jìn)行檢測(cè)；和根據(jù)該峰值電流值(P)與所述假定時(shí)間常數(shù)(T)的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)以希望的目標(biāo)電流值(A)使所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)(τ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定方法，其特征在于，通過(guò)式子τ＝T/(A/P)來(lái)推定所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)，其中，T假定時(shí)間常數(shù)、P以假定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)的峰值電流值、A真正控制時(shí)流過(guò)的希望的目標(biāo)電流值。
3.一種時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置(6)，其用于自動(dòng)推定伺服電動(dòng)機(jī)(19)加速時(shí)的時(shí)間常數(shù)，其特征在于，具備電流值檢測(cè)部(8)，其對(duì)使用為了試驗(yàn)運(yùn)行而預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)(T)使所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)加速動(dòng)作時(shí)的峰值電流值(P)進(jìn)行檢測(cè)；和時(shí)間常數(shù)推定部(9)，其根據(jù)所述峰值電流值(P)與所述假定時(shí)間常數(shù)(T)的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)以希望的目標(biāo)電流值(A)使所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)(τ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置(6)，其特征在于，所述時(shí)間常數(shù)推定部(9)通過(guò)式子τ＝T/(A/P)來(lái)推定所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)，其中，T假定時(shí)間常數(shù)、P以假定時(shí)間常數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)的峰值電流值、A真正控制時(shí)流過(guò)的希望的目標(biāo)電流值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置(6)，其特征在于，具有在所述試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，對(duì)使所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)進(jìn)行恒速動(dòng)作時(shí)的恒定電流值(B)進(jìn)行檢測(cè)的第二電流值檢測(cè)部，將所述峰值電流值(P)減去所述恒定電流值(B)的值作為新的峰值電流值，將所述希望的目標(biāo)電流值(A)減去所述恒定電流值(B)的值作為新的希望的目標(biāo)電流值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置(6)，其特征在于，具備在使用所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)進(jìn)行所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，判定所述峰值電流值(P)是否達(dá)到了伺服放大器(18)的最大允許電流值的第一判定部，在由該第一判定部判定為所述峰值電流值(P)達(dá)到了伺服放大器(18)的最大允許電流值時(shí)，通過(guò)使該真正時(shí)間常數(shù)(τ)乘以規(guī)定的系數(shù)來(lái)改寫所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)，直到所述峰值電流值(P)達(dá)不到伺服放大器(18)的最大允許電流值為止，另一方面，在判定為所述峰值電流值(P)沒有達(dá)到所述伺服放大器(18)的最大允許電流值時(shí)，不改寫所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置(6)，其特征在于，具備在使用所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)進(jìn)行所述伺服電動(dòng)機(jī)(19)的試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)所述峰值電流值(P)達(dá)到了伺服放大器(18)的最大允許電流值的狀態(tài)持續(xù)的持續(xù)時(shí)間，并判定該持續(xù)時(shí)間是否在規(guī)定時(shí)間以內(nèi)的第二判定部，在通過(guò)該第二判定部判定為所述持續(xù)時(shí)間在規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，通過(guò)使該真正時(shí)間常數(shù)(τ)乘以規(guī)定的系數(shù)來(lái)改寫所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)，直到所述持續(xù)時(shí)間小于所述規(guī)定時(shí)間為止，另一方面，在判定為所述持續(xù)時(shí)間短于規(guī)定時(shí)間時(shí)，不改寫所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置(6)，其特征在于，具備修正所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)的修正部，所述修正部，在所述試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷慣性與所述真正控制時(shí)的負(fù)荷慣性不同時(shí)，根據(jù)所述試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷慣性與所述真正控制時(shí)的負(fù)荷慣性的比率來(lái)修正所述真正時(shí)間常數(shù)(τ)。
9.一種伺服電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，具備權(quán)利要求3所述的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置。
全文摘要
一種用于自動(dòng)推定伺服電動(dòng)機(jī)加速時(shí)的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)自動(dòng)推定裝置，具備對(duì)使用為了試驗(yàn)運(yùn)行而預(yù)先準(zhǔn)備的假定時(shí)間常數(shù)使伺服電動(dòng)機(jī)加速動(dòng)作時(shí)的峰值電流值進(jìn)行檢測(cè)的電流值檢測(cè)部；和根據(jù)峰值電流值與假定時(shí)間常數(shù)的關(guān)系，推定在真正控制時(shí)以希望的目標(biāo)電流值使伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)際動(dòng)作時(shí)的真正時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)推定部。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1983095SQ20061016563
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者巖下平輔, 置田肇, 杉山和之 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社