並行驅動系統的製作方法

2023-04-30 03:48:41 1

專利名稱：並行驅動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種並行驅動系統，特別地，涉及下述並行驅動系統，其具有主控側及從屬側的2個伺服致動器，它們彼此並列地配置，具有直線運動的可動部；以及臂部件，其將該致動器的可動部彼此結合。
背景技術：
作為利用2個致動器並行驅動臂部件的現有系統，存在下述兩種系統，即，在主控側和從屬側這兩側的致動器上分別具有位置檢測器的系統、以及在一側的致動器上不具有位置檢測器的系統。
圖9是表示現有的並行驅動系統的一個例子的圖。圖9 (a)是僅在主控側致動器上具有位置檢測器的並行驅動系統的結構圖。在圖9 (a)中，主控側及從屬側的致動器的各可動部5A及5B通過具有頭部9的臂部件8進行連結。主控側伺服放大器12A基於從控制器14接收的位置指令、以及從位置檢測器10輸入的表示主控側致動器的可動部5A的位置的主控側位置信息，進行位置控制。通過從主控側伺服放大器12A向從屬側伺服放大器12B發送扭矩指令，從屬側伺服放大器12B使用該扭矩指令進行扭矩控制，從而構建並行驅動系統(例如，參照專利文獻I)。圖9 (b)是表不現有的其他並彳丁驅動系統的圖。在圖9 (b)中，在王控側和從屬側的致動器上分別具有位置檢測器IOA及10B。主控側及從屬側伺服放大器12A及12B均基於從控制器14接收的位置指令、以及從位置檢測器IOA及IOB輸入的表示可動部5A及5B的位置的位置信息，進行位置控制。並且，在圖9 (b)所示的系統中，也可以通過如虛線的箭頭所示，將由位置檢測器IOA及IOB得到的位置信息，分別向從屬側以及主控側伺服放大器12B及12A輸入，從而共用上述位置信息。構建下述並行驅動系統通過在伺服放大器的內部，進行抑制各致動器的可動部的位置偏差之差的控制，即，控制為使得主控側、從屬側的各可動部的位置更同步地移動，從而可以高精度地維持臂部件的平行度(例如，參照專利文獻2)。專利文獻I :日本特開2003 - 140751號公報專利文獻2 日本特開2004 - 92859號公報

發明內容
在圖9 Ca)所示的現有的並行驅動系統中，由於在從屬側致動器上沒有位置檢測器，所以可以在將成本抑制得較低的同時構成系統。但是，由於向從屬側致動器發送與主控側相同的扭矩指令，所以在臂部件8的重心位置從臂部件8的中心偏離的情況下、或在臂部件8的頭部9的位置向與臂部件8的驅動方向正交的方向移動的情況下，臂部件8的平行移動精度降低。在此情況下，不僅使得高精度定位變得困難，而且向臂部件8施加的機械負載也變大，因此，存在使得臂部件8的高速移動變難的問題。另一方面，在圖9 (b)所示的現有的並行驅動系統中，由於在主控側以及從屬側致動器這兩者上具有位置檢測器IOA及10B，在主控側以及從屬側的伺服放大器12A及12B中分別進行位置控制，因此，可以高速、高精度地對臂部件8進行定位。並且，如果採用如虛線的箭頭所示共用位置信息的結構，則可以進行抑制各可動部5A及5B的實際位置差的控制，因此，可以使臂部件8更高精度地平行移動。但是，由於在主控側以及從屬側這兩側的致動器上具有位置檢測器IOA及10B，所以存在系統成本高的問題。在作為位置檢測器使用線位移傳感器(linear scale)的情況下，由於通常線位移傳感器的成本與裝置的大小成正比地增加，所以更成為問題。本發明就是為了解決上述問題而提出的，實現一種並行驅動系統，其具有主控側及從屬側的2個伺服致動器，它們彼此並列配置，具有直線運動的可動部；以及臂部件，其將該致動器的可動部彼此結合，在該並行驅動系統中，可以將系統成本抑制得較低，並且可以進行聞速定位。本發明所涉及的並行驅動系統具有 第I致動器及第2致動器，它們彼此並列配置，具有直線運動的可動部；以及臂部件，其架設在所述第I致動器的可動部和所述第2致 動器的可動部上，該並行驅動系統具有位置檢測單元，其對所述第I致動器的可動部的位置信息進行檢測；加速度檢測單元，其對所述第2致動器的可動部的加速度信息進行檢測；第I控制單元，其基於所述位置信息，對第I致動器進行控制；以及第2控制單元，其基於所述位置信息及所述加速度信息，對第2致動器進行控制。另外，另一個發明所涉及的並行驅動系統的特徵在於，所述致動器是線性伺服電動機，所述控制裝置是伺服放大器，所述位置檢測單元是線位移傳感器。另外，在另一個發明所涉及的並行驅動系統中，所述第2控制單元具有第I速度變換單元，其將所述位置信息變換為第I速度信息；第2速度變換單元，其將所述加速度信息變換為第2速度信息；以及速度合成單元，其對所述第I及第2速度信息進行合成，生成合成速度。另外，在另一個發明所涉及的並行驅動系統中，所述速度合成單元具有減法單元，其從所述第I速度信息中減去所述第2速度信息；低通濾波器，其將所述減法單元的輸出作為輸入，具有規定的截止頻率；以及加法單元，其將所述低通濾波器的輸出和所述第2速度信息相加，生成合成速度。另外，在另一個發明所涉及的並行驅動系統中，所述速度合成單元具有低通濾波器，其將所述第I速度信息作為輸入，具有規定的截止頻率；高通濾波器，其將所述第2速度信息作為輸入，具有規定的截止頻率；以及加法單元，其將所述低通濾波器的輸出和所述高通濾波器的輸出相加，生成合成速度。另外，另一個發明所涉及的並行驅動系統的特徵在於，所述第2控制單元從所述第I控制單元進一步輸入對所述第I致動器的扭矩進行控制的控制信號，所述第2控制單元具有基於所述位置信息和所述加速度信息對校正扭矩進行計算的扭矩計算單元，所述第2控制單元基於所述扭矩計算單元的輸出和所述控制信號，對第2致動器進行控制。發明的效果根據本發明，由於從屬側伺服電動機不具有位置檢測器，所以具有可以以低成本構建系統的效果。另外，由於將通過主控側伺服電動機的位置檢測器得到的位置信息，向主控側以及從屬側這兩側的伺服放大器傳遞，所以具有從屬側也可以進行位置控制的效果。另外，由於在從屬側伺服放大器上具有速度合成部，該速度合成部根據換算出的主控側以及從屬側各自的可動部的速度信息，合成從屬側的速度信息，所以具有可以對臂部件進行高速定位的效果。


圖I是表示本發明的實施方式I中的並行驅動系統的機械驅動部的斜視圖。圖2是本發明的實施方式I中的並行驅動系統的結構圖。圖3是表示本發明的實施方式I中的並行驅動系統的功能模塊的框圖。圖4是表示圖3中的速度運算部132的結構的框圖。圖5是表示本發明的實施方式I中的共振抑制效果的計算機模擬結果。圖6是表示圖3中的速度運算部132的其他結構的框圖。 圖7是表示本發明的實施方式2中的並行驅動系統的功能模塊的框圖。圖8是表示圖7中的校正扭矩計算部27的結構的框圖。圖9是用於說明現有的並行驅動系統的圖。符號的說明I並行驅動系統2伺服電動機3伺服電動機固定部4直線引導部5伺服電動機可動部6工作檯部件7臂支撐部件8臂部件9 頭部10位置檢測器11加速度傳感器12伺服放大器131速度變換部132速度運算部14控制器15、17、19、23、25 加法器16位置控制部18速度控制部20電流控制部21微分器22積分器24低通濾波器26、28高通濾波器27校正扭矩計算部
29P補償部
具體實施例方式下面，基於表示本實施方式的附圖，具體地說明本發明。此外，在實施方式中，將本發明所涉及的並行驅動系統為伺服系統的情況作為例子而進行說明，在該伺服系統中，由線性伺服電動機構成彼此並列配置並具有直線運動的可動部的致動器。實施方式I首先，使用附圖，對本實施方式I中的並行驅動系統的結構進行說明。圖I是表示本發明所涉及的並行驅動系統I的機械驅動部的斜視圖。另外，圖2是實施方式I中的並行驅動系統I的結構圖。標號A表示主控側的結構要素，B表示從屬側的結構要素。在作為第I致動器的主控側伺服電動機2A及作為第2致動器的從屬側伺服電動機2B中，主控側的固定部3A和從屬側的固定部3B並列配置，固定在未圖示的工作檯等上。直線引導部4A、4B、4C及4D是直線引導部件，與固定部3A及3B相對地配置的伺服電動機的可動部5A 及5B，沿上述直線引導部4A至4D進行直線移動、即進行直線運動。在可動部5A及5B上，在與固定部3A及3B對抗側的相反側分別設置工作檯部件6A及6B。在工作檯部件6A及6B上分別載置臂支撐部件7A及7B，臂支撐部件7A及7B上架設有臂部件8。通過使伺服電動機的可動部5A及5B驅動，從而對臂部件8進行並行驅動。在臂部件8上設置有頭部9。在主控側的工作檯部件6A上，設置有作為位置檢測單元的位置檢測器10。在實施方式中，舉出位置檢測器10為線位移傳感器的例子而進行說明。在從屬側的工作檯部件6B上，設置有作為加速度檢測單元的加速度傳感器11。即，在本實施方式中，如圖I及圖2所示，在從屬側伺服電動機2B上不具有線位移傳感器，而具有加速度傳感器11。由於通常加速度傳感器11與線位移傳感器相比價格便宜，所以本實施方式I與在主控側以及從屬側這兩側作為位置檢測器10而具有線位移傳感器的現有並行驅動系統相比，可以以低成本構建系統。另外，將從位置檢測器10得到的位置信息，向作為第I控制單元的主控側伺服放大器12A及作為第2控制單元的從屬側伺服放大器12B這兩者反饋。因此，從屬側的伺服放大器12B不僅可以進行扭矩控制，而且還可以進行位置控制。另一方面，將從加速度傳感器11得到的加速度信息，向從屬側的伺服放大器12B反饋。下面，使用附圖，對本實施方式I中的並行驅動系統的動作進行說明。圖3是表示實施方式I中的並行驅動系統I的功能模塊的框圖。另外，圖4是表示圖3中的速度運算部132的結構的框圖。首先，對主控側伺服放大器12A的動作進行說明。在圖3中，針對主控側伺服放大器12A，從控制器14輸入位置指令，並且從位置檢測器10輸入與可動部5A的實際位置相當的位置信息。然後，在加法器15A中，從位置指令中減去位置信息，將作為位置偏差的減法結果向位置控制部16A輸入。從位置控制部16A輸出與位置偏差的大小對應的速度指令，並以使位置偏差成為0的方式輸出速度指令。還將從位置檢測器10輸入的位置信息向速度變換部131輸入。速度變換部131通過對位置信息進行微分，從而變換為實際速度並輸出。具體地說，基於規定的時間間隔的位置信息的差，求出實際速度。將所輸出的實際速度向加法器17A輸入，從速度指令中減去它，並將作為速度偏差的減法結果向速度控制部18A輸入。從速度控制部18A輸出與速度偏差對應的扭矩指令，並以使速度偏差成為O的方式輸出扭矩指令。將扭矩指令向加法器19A輸入，減去從電流控制部20A輸出的實際電流，並將電流偏差向電流控制部20A輸入。電流控制部20A通過基於電流偏差對實際電流進行控制，從而對主控側伺服電動機2A的扭矩進行控制。下面，對從屬側伺服放大器12B的動作進行說明。對於從屬側伺服放大器12B的動作中與主控側伺服放大器12A的動作相同的部分，標註相對應的標號，省略說明。從屬側伺服放大器12B的動作中與主控側動作不同的部分是速度運算部132。向速度運算部132中，不僅輸入從位置檢測器10輸入的位置信息，還輸入由設置在從屬側的可動部5B上的加速度傳感器11得到的加速度信息。速度運算部132基於各可動部的速度信息而輸出合成 速度。下面，使用圖4，對速度運算部132的動作進行說明。在圖4中，將輸入至速度運算部132的位置信息通過作為第I速度變換單元的微分器21而進行微分，計算出主控側的實際速度。另一方面，將從加速度傳感器11輸入的加速度信息通過作為第2速度變換單元的積分器22而進行積分，計算出從屬側的實際速度。將計算出的主控側以及從屬側的實際速度，向由加法器23、低通濾波器24以及加法器25構成的速度合成單元輸入。首先，在作為減法單元的加法器23中，從主控側的實際速度中減去從屬側的實際速度，將它們的差值即實際速度差向低通濾波器24輸入。低通濾波器24使實際速度差中比截止頻率fcl高的頻率成分衰減。在作為加法單元的加法器25中，將低通濾波器24的輸出與作為積分器22的輸出的從屬側的實際速度相加，並作為合成速度從速度運算部132輸出。為了提聞臂部件8的聞速定位以及聞精度勻速進給等的性能，必須通過提聞各控制器的控制增益，從而提高相對於來自控制器14的位置指令的追隨性，提高針對幹擾的響應。在這裡，如果提高控制增益，則控制頻帶變寬，其結果，作為臂部件8的機械性固有值的共振頻率包含在控制頻帶內。如果臂部件8的共振頻率包含在控制頻帶內，則根據在臂部件8的共振影響下從位置檢測器10得到的位置信息計算出的主控側的實際速度，與從屬側可動部的實際速度之間的差變大。此時，如果以主控側的實際速度為基準構成從屬側伺服放大器12B的速度控制循環，則由於變大的實際速度差而使從屬側伺服放大器12B的控制不穩定，難以提高控制增益。其結果，定位時間增加，無法實現高速定位。另一方面，即使假設臂部件8產生共振，對由加速度傳感器11得到的加速度信息進行變換而求出的速度信息，也與從屬側伺服電動機可動部5B的實際速度一致。因此，如果基於該速度信息，構成從屬側伺服放大器12B的速度控制循環，則可以期待穩定的控制。SP，可以抑制與控制增益降低相伴的定位時間增加。為了進行高速定位，如上述所示，不是利用根據由位置檢測器10得到的位置信息計算出的主控側的實際速度，而是必須利用根據由加速度傳感器11得到的加速度信息計算出的速度信息，對從屬側伺服放大器12B進行控制。但是，在實際的系統中，必須考慮在加速度傳感器11的輸出中混入偏移(offset)等低頻率誤差成分的可能性。如果混入低頻率誤差成分，則速度運算部132的輸出響應於該誤差成分，產生不需要的扭矩指令。此外，如果以與臂部件8的共振頻率相比充分低的控制頻帶，構成從屬側伺服放大器12B的速度控制循環，則根據由位置檢測器10得到的位置信息計算出的速度信息和根據由加速度傳感器11得到的加速度信息計算出的速度信息的差異較小。因此，即使以根據由位置檢測器10得到的位置信息計算出的速度信息為基準而構成速度控制循環，也不會使從屬側伺服放大器12B的控制不穩定。因此，考慮下述系統，S卩，在該系統中，從屬側伺服放大器12B的速度控制循環，在低頻區域中基於從位置檢測器10得到的速度信息進行動作，另一方面，在高頻區域中基於從加速度傳感器11得到的速度信息進行動作。由此，可以構建能夠高速定位且穩定的系統。在本實施方式I中，通過使用低通濾波器24，從而簡單地實現上述系統。下面，對該情況下的動作進行說明。首先，如果考慮來自微分器21的速度信息，則在低通濾波器24中，使速度信息的大於或等於fcl的頻率成分衰減。因此，僅將小於或等 於頻率fcl的成分向作為輸出的合成速度中反映。然後，如果考慮來自積分器22的速度信息，則積分器22的輸出在被賦予負號的基礎上通過低通濾波器24,向加法器25輸入。另一方面，由於向加法器25的輸入是另外進行的，所以其結果，在加法器25的輸出中，除去了小於或等於頻率fcl的成分。因此，對於來自積分器22的速度信息，僅將大於或等於頻率fcl的成分向作為輸出的合成速度中反映。即，在小於或等於fcl的頻帶中，根據來自微分器21的速度信息，即從位置檢測器10得到的速度信息，求出合成速度，另一方面，在大於或等於fcl的頻帶中，根據來自積分器22的速度信息，即從加速度傳感器11得到的速度信息，求出合成速度。如上述所示，通過將fcl設定在下述所示的範圍內，從而對於從屬側伺服放大器12B，可以以較寬的頻帶實現穩定的控制，可以構建能夠對臂部件8進行高速定位的系統。能夠除去加速度傳感器11輸出的低頻率誤差的頻率< fcl <不會使從屬側伺服放大器12的控制不穩定的頻率、或者臂部件8的共振頻率式(I)為了定量地確認本發明所涉及的臂部件8的共振抑制效果，而生成模擬模型，實施對臂部件8進行了高速定位的情況下的計算機模擬。圖5 (a) (d)示出計算結果。在各圖中，示出速度指令、主控側以及從屬側伺服放大器12A及12B的位置偏差(指令位置一實際位置)以及頭部9的位置各自的表現。此外，各圖的橫軸為時間。圖5 (a)及(b)是現有的在從屬側不具有加速度傳感器11的並行驅動系統的計算結果。(a)是頭部9位於主控側的情況，(b)是頭部9位於從屬側的情況。在發出速度指令後，即使經過100 y s左右的時間，位置偏差以及頭部9的位置也還在振蕩。另一方面，圖5 (C)及(d)是本實施方式中的並行驅動系統的計算結果。(C)是頭部9位於主控側的情況，(d)是頭部9位於從屬側的情況。如果與圖5 (a)及(b)相比，則可知在本實施方式的情況下，頭部9的振蕩、以及主控側和從屬側各自的位置偏差的振蕩均較小，並且衰減較快，在IOOii s左右收斂。如上述所示，根據本實施方式1，由於採用在從屬側伺服電動機2B上不具有位置檢測器的結構，所以具有可以以低成本構建系統的效果。另外，由於採用將從主控側伺服電動機2A的位置檢測器10得到的位置信息，向主控側以及從屬側這兩側的伺服放大器12A及12B傳遞的結構，所以具有可以進行從屬側伺服電動機2B的位置控制的效果。另外，由於採用在從屬側伺服電動機2B的可動部5B上具有加速度傳感器11，利用從屬側伺服放大器12B將檢測出的加速度信息換算為速度，並與將主控側的位置信息換算為速度後的值進行比較的結構，所以具有可以作為速度信息而掌握臂部件8的振蕩狀態的效果。另外，由於採用下述結構，即，在從屬側伺服放大器12B上具有速度運算器132，該速度運算器132根據計算出的主控側以及從屬側各自的可動部5A及5B的速度信息，合成從屬側的速度信息，所以具有下述效果，即，對於從屬側伺服放大器12B，可以實現穩定的控制，可以實現臂部件8的高速定位。此外，在本實施方式I中，作為速度運算部132的結構，使用圖4進行了說明，但並不一定僅限於圖4所示的結構。例如，作為速度運算部132的其他結構，也可以採用如圖6所示的結構。在圖6中，利用微分器21以及積分器22將位置信息以及加速度信息變換為主控側以及從屬側的實際速度的功能，與圖4相同。計算出的主控側的實際速度向低通濾波器24輸入,另一方面，從屬側的實際速度向高通濾波器26輸入。下面，使用圖6，對速度運算部132的動作進行說明。低通濾波器24與圖4所示的結構相同地，使比截止頻率fcl高的頻率成分衰減。另一方面，高通濾波器26使比截止頻率fch低的頻率成分衰減。低通濾波器24和高通濾波器26的輸出在加法器25中相加，作為合成速度從速度運算部132輸出。 在圖6所示的結構的情況下，基本條件是將低通濾波器24的截止頻率fcl以及高通濾波器26的截止頻率fch，設為可以使從屬側伺服放大器12B穩定地進行控制的範圍，例如比臂部件8的共振頻率低的值，且設定為fcl = fch。在此情況下，來自高通濾波器26的輸出，被限制為從積分器22得到的速度信息的大於或等於頻帶fch的信息，相反地，來自低通濾波器24的輸出，被限制為從微分器21得到的速度信息的小於或等於頻帶fcl的信息。即，產生下述效果以設定的截止頻率，將成為合成速度的基準的速度信息，從微分器21的信息替換為積分器22的信息。如上述所示，通過以與圖4所示的結構相同的考慮方法設定fcl和fch，從而得到相同的效果。由此，從屬側伺服放大器12B可以進行穩定的控制，可以實現臂部件8的高速定位。此外，在本實施方式I中，舉出了位置控制部16A及速度控制部18A分別以使位置偏差以及速度偏差成為0的方式輸出速度指令以及扭矩指令的例子，並進行了說明。但也可以不一定是持續地進行使各偏差成為0的控制。例如，也可以構成為，如果位置偏差及速度偏差落在接近0的充分小的規定值內，則中止控制，當然可以得到與本發明相同的效果。實施方式2在實施方式I中，說明了將從控制器14輸入的位置指令向主控側以及從屬側這兩側的伺服放大器12A及12B輸入，分別進行位置控制的情況，但在從屬側伺服放大器12B中，也並不一定必須進行基於來自控制器14的位置指令的位置控制。例如，也可以如圖9(a)所示的現有的並行驅動系統那樣，在從屬側伺服放大器12B中，使用從主控側伺服放大器12A輸出的扭矩指令，進行扭矩控制。在本實施方式2中，以在從屬側伺服放大器12B中使用主控側的伺服放大器12A的扭矩指令的情況為例而進行說明。圖7是表示本實施方式2中的並行驅動系統的功能模塊的框圖。在圖7中，對於與圖3相同的結構，標註相同的標號，省略說明。在本實施方式2中，來自控制器14的位置指令不向從屬側伺服放大器12B輸入。從主控側伺服放大器12A，將速度控制部18A的輸出、即作為控制信號的扭矩指令向從屬側伺服放大器12B輸入。
另一方面，與實施方式I相同地，向從屬側伺服放大器12B輸入來自位置檢測器10的主控側伺服電動機可動部5A的位置信息以及來自加速度傳感器11的加速度信息。將它們向作為扭矩計算單元的校正扭矩計算部27輸入，計算校正扭矩。圖8是表示圖7中的校正扭矩計算部27的功能模塊的框圖。在圖8中，對於與圖4相同的結構，標註相同的標號，省略說明。輸入至校正扭矩計算部27的位置信息以及加速度信息分別變換為主控側的實際速度以及從屬側的實際速度。然後在加法器23中，計算它們的差值即實際速度差，並向高通濾波器28輸入。在高通濾波器28中，使比截止頻率fch低的頻率成分衰減。將高通濾波器28的輸出向P補償部29輸入並乘以規定的增益後，作為校正扭矩而輸出。校正扭矩在加法器19B中，與從主控側伺服放大器12A輸入的扭矩指令相加，並且減去向從屬側伺服電動機2B供給的實際電流，將電流偏差向電流控制部20B輸入。下面，對校正扭矩計算部27的動作進行說明。首先，使用圖9 Ca)所示的現有的並行驅動系統進行說明。在從屬側伺服放大器12B中，使用從主控側伺服放大器12A輸入 的扭矩指令，進行扭矩控制。因此，隨著臂部件8的重心位置及頭部9的位置的變化，使驅動時的臂部件8的平行移動精度降低，不僅使向臂部件8施加的機械負載變大，而且難以進行臂部件8的高速、高精度定位。如果臂部件8的共振頻率包含在控制頻帶內，則根據在臂部件8的共振影響下從位置檢測器10得到的位置信息計算出的主控側的速度信息，與從屬側可動部的實際速度之間的差變大。與此相對，在本實施方式2所示的並行驅動系統中，利用加法器23求出作為上述速度信息的差異的實際速度差，以使該實際速度差變小的方式輸出校正扭矩。對高通濾波器28的動作進行說明。雖然可能在加速度傳感器11的輸出中混入偏移等低頻率誤差成分，但必須做到不會由此使從屬側的校正扭矩發散化。高通濾波器28就是為了應對這一點而設置的，相對於低頻率誤差成分不輸出校正扭矩。因此，可以穩定地輸出使得根據位置檢測器10的位置信息變換出的速度和根據加速度傳感器11的加速度信息變換出的速度同步的校正扭矩。其結果，可以使臂部件8的平行移動精度變高，實現臂部件的高速、高精度定位。此外，在校正扭矩計算部27的實際實現運算時，進行積分器22、加法器23中的減法運算以及高通濾波器28 —體化的等價運算，以使得即使在加速度傳感器11中存在上述誤差，也不會使積分器22的輸出等運算的中間變量變得無限大。如上述所示，根據本實施方式2，由於在從屬側伺服放大器12B上具有校正扭矩計算部27，該校正扭矩計算部27根據計算出的主控側以及從屬側各自的伺服電動機可動部5A及5B的速度信息，對校正扭矩進行計算，所以具有下述效果，即，可以實現臂部件8的高精度的平行移動，可以實現臂部件的高速、高精度定位。此外，在本實施方式中，舉出了頭部9固定在臂部件8上，即頭部9的移動方向僅為臂部件8的驅動方向的例子，並進行了說明，但頭部9並不一定必須固定在臂部件8上。例如，也可以構成為，在頭部9上設置可以沿與臂部件8的驅動方向正交的方向驅動的致動器，以可以將頭部9在X — Y軸上進行定位。通過這種結構，在可以得到本發明的效果的基礎上，可以將頭部9在X — Y軸上進行定位。此外，在本實施方式中，舉出了一種伺服系統，在該伺服系統中由線性伺服電動機構成彼此並列配置並具有直線運動的可動部的致動器的例子，並進行了說明，但並不一定限於此。例如也可以利用旋轉型電動機和滾珠絲槓的組合等而構成驅動系統，只要為可動部並列地直線運動的結構，就可以得到與本發明相同的效果。工業實用性本發明可以在工作機械等領域中，利用於由臂部件連結並列配置的直動伺服致動器而形成的並行驅動系統的臂部定位控制設備、勻速進給控制設備。·
權利要求
1.一種並行驅動系統，其具有 第I致動器及第2致動器，它們彼此並列配置，具有直線運動的可動部；以及 臂部件，其架設在所述第I致動器的可動部和所述第2致動器的可動部上， 該並行驅動系統的特徵在於，具有 位置檢測單元，其對所述第I致動器的可動部的位置信息進行檢測； 加速度檢測單元，其對所述第2致動器的可動部的加速度信息進行檢測； 第I控制單元，其基於所述位置信息，對第I致動器進行控制；以及 第2控制單元，其基於所述位置信息及所述加速度信息，對第2致動器進行控制。
2.根據權利要求I所述的並行驅動系統，其特徵在於， 所述致動器是線性伺服電動機，所述控制裝置是伺服放大器，所述位置檢測單元是線位移傳感器。
3.根據權利要求I或2所述的並行驅動系統，其特徵在於， 所述第2控制單元具有 第I速度變換單元，其將所述位置信息變換為第I速度信息； 第2速度變換單元，其將所述加速度信息變換為第2速度信息；以及 速度合成單元，其對所述第I及第2速度信息進行合成，生成合成速度。
4.根據權利要求3所述的並行驅動系統，其特徵在於， 所述速度合成單元具有 減法單元，其從所述第I速度信息中減去所述第2速度信息； 低通濾波器，其將所述減法單元的輸出作為輸入，具有規定的截止頻率；以及 加法單元，其將所述低通濾波器的輸出和所述第2速度信息相加，生成合成速度。
5.根據權利要求3所述的並行驅動系統，其特徵在於， 所述速度合成單元具有 低通濾波器，其將所述第I速度信息作為輸入，具有規定的截止頻率； 高通濾波器，其將所述第2速度信息作為輸入，具有規定的截止頻率；以及 加法單元，其將所述低通濾波器的輸出和所述高通濾波器的輸出相加，生成合成速度。
6.根據權利要求I所述的並行驅動系統，其特徵在於， 所述第2控制單元從所述第I控制單元進一步輸入對所述第I致動器的扭矩進行控制的控制信號， 所述第2控制單元具有基於所述位置信息和所述加速度信息對校正扭矩進行計算的扭矩計算單元， 所述第2控制單元基於所述扭矩計算單元的輸出和所述控制信號，對第2致動器進行控制。
全文摘要
在並行驅動系統中，以低成本提供即使在從屬側伺服電動機上不具有位置檢測器，也可以減少臂部件的振蕩，並且實現高速定位的系統。為了實現該目的，本發明所涉及的並行驅動系統具有主控側伺服電動機和從屬側伺服電動機，它們彼此並列配置，具有直線運動的可動部；以及架設在2個可動部上的臂部件，在該並行驅動系統中，設置有位置檢測器，其對主控側伺服電動機可動部的位置信息進行檢測；加速度傳感器，其對從屬側伺服電動機可動部的加速度信息進行檢測；主控側伺服放大器，其基於位置信息，對主控側伺服電動機進行控制；以及從屬側伺服放大器，其基於位置信息及加速度信息，對從屬側伺服電動機進行控制。
文檔編號G05D3/12GK102763050SQ201080064029
公開日2012年10月31日 申請日期2010年2月17日 優先權日2010年2月17日
發明者關口裕幸, 池田英俊, 編笠屋茂男 申請人:三菱電機株式會社