驱动控制系统的制作方法

1.本发明涉及驱动控制系统。


背景技术：

2.以往的驱动控制系统具有：马达；减速装置，其与马达连结；以及控制部，其控制马达。减速装置具有齿轮机构，该减速装置能够根据减速比来增大从马达输出的旋转动力。(例如，参照日本特开2018-035885号公报)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2018-035885号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.然而，在上述那样的驱动控制系统中，润滑材料的粘性会根据添加到齿轮机构中的润滑材料的温度变化而发生变动。由此，与减速装置连接的马达的响应性发生变动。因此，在以接近目标速度的方式对马达进行反馈控制时，存在转速超过目标速度而过冲的问题、转速无法追随目标速度的问题。
8.本发明的目的在于提供能够提高反馈控制的稳定性的驱动控制系统。
9.用于解决课题的手段
10.本发明的例示性的驱动控制系统具有马达、减速装置以及控制部。马达具有：定子，其具有励磁线圈；以及转子，其具有相对于定子以旋转轴线为中心进行旋转的磁性部件。减速装置具有添加了润滑材料的齿轮机构，该减速装置能够根据减速比来增大从马达输出的旋转动力。控制部对马达的驱动进行反馈控制。控制部能够根据润滑材料的温度来改变积分增益从而进行pid控制。
11.发明效果
12.根据例示性的本发明，能够提供能够提高反馈控制的稳定性的驱动控制系统。
附图说明
13.图1是本发明的第1实施方式的驱动控制系统所包含的驱动装置的剖视图。
14.图2是示出本发明的第1实施方式的驱动控制系统的框图。
15.图3是示出本发明的第2实施方式的驱动控制系统的框图。
具体实施方式
16.以下，参照附图对本发明的例示性的实施方式进行详细地说明。另外，在本说明书中，将与马达的旋转轴线平行的方向称为“轴向”、将与马达的旋转轴线垂直的方向称为“径向”、将沿着以马达的旋转轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。另外，在本技术中，以轴向
作为上下方向、相对于马达以减速装置侧为上而对各部的形状、位置关系进行说明。另外，上下方向仅是为了说明而使用的名称，并不限定实际的位置关系和方向。
17.另外，在本技术中，所谓“平行的方向”也包括大致平行的方向。另外，在本技术中，所谓“垂直的方向”也包括大致垂直的方向。
18.＜第1实施方式＞
19.＜1.驱动装置的结构＞
20.对本发明的例示性的一个实施方式的驱动装置进行说明。图1是本发明的第1实施方式的驱动控制系统1所包含的驱动装置30的纵剖视图。
21.驱动装置30具有马达10和减速装置20。驱动装置30通过减速装置20对马达10的旋转动力进行减速并输出。驱动装置30例如能够用作驱动机器人的关节等的动力源。马达10和减速装置20沿轴向排列而一体地构成。
22.＜2.马达的结构＞
23.马达10为轴向间隙型，呈径向的尺寸比轴向大的扁平状。由此，能够使驱动装置30在轴向上小型化。马达10具有转子11、定子12、轴承部13以及马达壳体14。转子11、定子12以及轴承部13收纳在马达壳体14内。
24.定子12具有层叠钢板部121、基座部122以及励磁线圈(未图示)。层叠钢板部121是层叠多个圆环状的磁性体而成的。层叠钢板部121的外周部固定于马达壳体14。基座部122呈圆筒状，基座部122的外周部固定于层叠钢板部121的内周部。基座部122的内周部保持轴承部13。励磁线圈(未图示)是卷绕导线而构成的，磁芯与旋转轴线c平行地延伸。
25.转子11具有轴111、圆板部112a、112b以及磁性部件113a、113b。轴111形成为沿轴向延伸的圆柱状。轴111被轴承部13保持为能够旋转。
26.圆板部112a、112b呈圆板状，同轴地固定在轴111上。圆板部112a配置在层叠钢板部121的轴向上侧，圆板部112b配置在层叠钢板部121的轴向下侧。圆板部112a的上表面与减速装置20的后述的凸轮21连接，转子11的旋转动力输出给凸轮21。
27.磁性部件113a固定于圆板部112a的下表面，磁性部件113b固定于圆板部112b的上表面。由此，励磁线圈(未图示)与磁性部件113a、113b沿轴向排列。磁性部件113a、113b固定于圆板部112a、112b的整周，沿着周向交替地排列有n极和s极。
28.电路板123配置在定子12与圆板部112b之间。在电路板123上安装有温度检测部123a和位置检测传感器123b。温度检测部123a配置在励磁线圈(未图示)122的下端部附近。即，温度检测部123a面向励磁线圈而配置。由此，温度检测部123a能够高精度地检测励磁线圈的温度。位置检测传感器123b用于检测转子11的旋转位置，例如可以是机械式、磁式、光学式、电磁感应式中的任一种。
29.＜3.减速装置的结构＞
30.减速装置20是所谓的波动齿轮装置，具有凸轮21、外齿齿轮22、内齿齿轮23、输出部件24、挠性轴承25以及齿轮壳体26。减速装置20由波动齿轮构成，由此能够使驱动装置30在轴向上小型化。凸轮21是具有椭圆状的外形的环状部件。在凸轮21的径向外侧配置有外齿齿轮22，在外齿齿轮22的径向外侧配置有内齿齿轮23。凸轮21、外齿齿轮22、内齿齿轮23以及挠性轴承25收纳于齿轮壳体26。内齿齿轮23的外周部固定于齿轮壳体26的内周部。齿轮壳体26与马达壳体14在轴向上连结。
31.外齿齿轮22形成为挠性的杯状，该外齿齿轮22的开口面配置在轴向下侧。输出部件24固定于外齿齿轮22的上部。
32.挠性轴承25配置在凸轮21与外齿齿轮22之间。挠性轴承25以内圈固定于凸轮21且挠性的外圈与外齿齿轮22接触的方式配置。外齿齿轮22随着凸轮21旋转而在使长轴的位置在周向上位移的同时呈椭圆状挠曲变形。
33.由于外齿齿轮22的外齿与内齿齿轮23的内齿的齿数不同，因此每当啮合位置旋转1周时，外齿齿轮33相对于内齿齿轮23相对旋转了齿数差的量。由此，凸轮21的旋转动力减速并传递至外齿齿轮22。由减速装置20增大的旋转动力经由输出部件24而输出。
34.另外，在包含外齿齿轮22和内齿齿轮23的齿轮机构中添加有润滑材料，齿轮机构顺畅地旋转。作为润滑材料，使用油或脂等。即，减速装置20具有添加了润滑材料的齿轮机构，该减速装置20能够根据减速比来增大从马达10输出的旋转动力。
35.＜4.反馈控制＞
36.图2是示出驱动控制系统1的框图。驱动控制系统1具有马达10、减速装置20、对马达10的驱动进行pid控制的控制部100。控制部100具有cpu、rom以及ram，该控制部100与温度检测部123a和位置检测传感器123b连接。例如，控制部100由设置于包含驱动装置30的装置的计算机构成，包含驱动装置30的装置整体作为驱动控制系统1而发挥功能。
37.控制部100包含转速检测部110、目标速度设定部120、减法部125、pid控制部130、润滑材料温度检测部140、增益可变部150以及驱动电路部160。
38.转速检测部110依次检测从位置检测传感器123b输出的脉冲信号，根据检测周期来计算马达10的转速。
39.目标速度设定部120在接收到向输出部件24输出规定的旋转动力的指令时，将用于输出规定的旋转动力的目标速度输出给减法部125。
40.减法部125计算从目标速度设定部120输出的目标速度与从转速检测部110输出的检测速度的差分，并将该差分输出给pid控制部130。
41.pid控制部130具有比例部131、微分部132、积分部133以及加法部134。比例部131将检测速度与目标速度的差分乘以比例增益kp而得到的信号输出给加法部134。微分部132将对检测速度与目标速度的差分进行微分并乘以微分增益kd而得到的信号输出给加法部134。积分部133将对检测速度与目标速度的差分进行积分并乘以积分增益ki而得到的信号输出给加法部134。
42.加法部134将从比例部131、微分部132以及积分部133输出的信号相加。由加法部134相加后的信号是用于使由转速检测部110检测出的实际的马达10的转速与目标速度一致的信号，并输出给驱动电路部160。另外，在本实施方式中，即使没有微分动作，也能够使马达10的转速与目标速度一致。因此，能够将微分增益kd始终设定为零。由此，pid控制部130能够简单地生成用于使马达10的转速与目标速度一致的信号。
43.驱动电路部160根据从pid控制部130输入的信号而进行向马达10的三相的励磁线圈的正反方向的通电、切断。由此，通过定子12与转子11的电磁作用，转子11被旋转驱动。另外，通过反馈控制，始终控制为马达10的转速与目标速度一致。通过轴111的旋转，旋转动力被输出给减速装置20，根据波动齿轮机构的减速比而减速后的旋转动力经由输出部件24而输出。
44.润滑材料温度检测部140根据由温度检测部123a检测出的励磁线圈附近的温度来导出减速装置20的润滑材料的温度。励磁线圈的温度和润滑材料的温度与转子11的转速的上升联动地上升。因此，通过检测励磁线圈的温度，能够导出润滑材料的温度。即，控制部100根据温度检测部123a检测出的温度来导出润滑材料的温度。由此，能够以简单的结构高精度地导出润滑材料的温度。
45.增益可变部150能够根据润滑材料温度检测部140所导出的润滑材料的温度来改变积分增益ki。与减速装置20连接的马达10的响应性根据添加到齿轮机构中的润滑材料的粘性而变动。另外，润滑材料的粘性与润滑材料的温度联动。因此，通过对减速装置20的润滑材料的温度设定最佳的积分增益ki，能够使马达10的响应性稳定化。另外，预先存储有相对于润滑材料的温度的最佳的积分增益ki。最佳的积分增益ki能够用相对于润滑材料的温度的一次函数、高次函数、或者离散化的表格来表示。
46.在反馈控制中，增益可变部150随着润滑材料的温度上升而将积分增益ki设定得较小。由此，能够避免润滑材料的粘性下降而马达10的响应性变得过于敏感。另一方面，增益可变部150随着润滑材料的温度降低而将积分增益ki设定得较大。由此，能够避免润滑材料的粘性上升而马达10的响应性钝化。因此，能够防止因润滑材料的温度的高低而粘性发生变化，导致马达10的响应性变得过于敏感或变钝。即，控制部100能够根据润滑材料的温度来改变积分增益ki从而对马达10的驱动进行pid控制。由此，能够提供能够提高反馈控制的稳定性的驱动控制系统1。
47.另外，在反馈控制中，增益可变部150可以相对于减速装置20的润滑材料的温度始终进行改变，也可以每隔规定的温度间隔进行改变。另外，也可以在起动马达10而使润滑材料的温度超过了规定的值之后开始改变。
48.＜第2实施方式＞
49.接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。图3是示出第2实施方式的驱动控制系统1的框图。为了便于说明，对与前述的图1、图2所示的第1实施方式相同的部分标注相同的标号。在第2实施方式中，能够根据磁性部件的磁力来改变积分增益ki这一点与第1实施方式不同。其他部分与第1实施方式相同。
50.磁力检测部170根据由温度检测部123a检测出的励磁线圈附近的温度来导出磁性部件113a、113b的磁力。磁性部件113a、113b的磁力与磁性部件113a、113b的温度上升联动地降低。因此，通过检测励磁线圈附近的温度，能够高精度地导出磁性部件113a、113b的磁力。
51.增益可变部150能够根据润滑材料温度检测部140所导出的润滑材料的温度和磁力检测部170所导出的磁性部件113a、113b的磁力来改变积分增益ki。即，控制部100根据温度检测部123a检测出的温度来导出磁性部件113a、113b的磁力，并能够根据所导出的磁性部件113a、113b的磁力和基于温度检测部123a检测出的温度而导出的润滑材料的温度来改变积分增益ki从而对马达10的驱动进行pid控制。由此，能够进一步提高反馈控制的稳定性。
52.＜4.其他＞
53.上述实施方式只不过是本发明的例示。实施方式的结构也可以在不超过本发明的技术思想的范围内适当变更。另外，实施方式可以在可能的范围内组合来实施。
54.在本实施方式中，以轴向间隙型的马达10与具有波动齿轮构造的减速装置20的组合为一例进行了说明，但不限于此。马达10也可以为径向间隙型。另外，减速装置20也可以由行星齿轮等其他齿轮机构构成。
55.另外，pid控制部130由比例部131、微分部132以及积分部133构成，但也可以仅由比例部131和积分部133构成。
56.另外，温度检测部123a配置在马达壳体14的内部，但也可以配置在马达壳体14的外部。另外，也可以将温度检测部123a配置在齿轮壳体26的外部来检测润滑材料的温度。另外，也可以将温度检测部123a配置在齿轮壳体26的内部而直接检测润滑材料的温度。
57.另外，在本实施方式中，反馈控制是根据马达10的转速来进行速度控制的，但也可以根据减速装置20的输出部件24侧的转速来进行速度控制。另外，除了速度控制以外，还可以通过位置控制和扭矩控制来进行反馈控制。
58.另外，在本实施方式中，包含驱动装置30的装置整体作为驱动控制系统1而发挥功能。但是，控制部100也可以与包含驱动装置30的装置分开设置。例如，也可以由统一控制工厂的计算机等构成控制部100，根据从包含驱动装置30的装置的外部发送的信号来控制驱动装置30。另外，也可以将控制部100与驱动装置30设置为一体而使驱动装置30自身作为驱动控制系统1而发挥功能。
59.产业上的可利用性
60.本发明例如能够利用于将具有驱动控制系统的驱动装置作为动力源来驱动关节等的机器人和将具有驱动控制系统的驱动装置作为动力源的电动汽车。
61.标号说明
62.1：驱动控制系统；10：马达；11：转子；12：定子；13：轴承部；14：马达壳体；20：减速装置；21：凸轮；22：外齿齿轮；23：内齿齿轮；24：输出部件；25：挠性轴承；26：齿轮壳体；30：驱动装置；100：控制部；110：转速检测部；111：轴；112a、112b：圆板部；113a、113b：磁性部件；120：目标速度设定部；121：层叠钢板部；122：基座部；123：电路板；123a：温度检测部；123b：位置检测传感器；125：减法部；130：pid控制部；131：比例部；132：微分部；133：积分部；134：加法部；140：润滑材料温度检测部；150：增益可变部；160：驱动电路部；170：磁力检测部；c：旋转轴线。