(57)【要約】【課題】負荷の急激な変動に対してもトリップすることがなく、スムーズな位置決めが可能なモータ位置制御装置を安価に提供する。【解決手段】モータから検出した位置データ１２と位置指令１１を比較して位置偏差から速度指令を生成する位置制御ブロック１０と、速度指令とモータから検出した速度データを比較して速度偏差からトルク指令を生成する速度制御ブロック２０と、モータに適したトルク制御を行うトルク制御ブロック３０とを有するモータ位置制御装置において、速度制御ブロック２０は、位置制御ブロック１０で生成した速度指令を入力する速度リミット機能２１を有し、速度リミット機能２１は、速度指令が速度リミット設定値を超えたときに、速度リミット設定値を速度指令として出力し、速度リミット設定値以下のときに、入力された速度指令値を出力して、位置偏差を急に減らさないように速度指令を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから検出した位置データと位置指令を比較して位置偏差から速度指令を生成する位置制御ブロックと、前記速度指令とモータから検出した速度データを比較して速度偏差からトルク指令を生成する速度制御ブロックと、モータに適したトルク制御を行うトルク制御ブロックとを有するモータ位置制御装置において、前記速度制御ブロックは、前記位置制御ブロックで生成した速度指令を入力する速度リミット機能を有し、前記速度リミット機能は、前記速度指令が速度リミット設定値を超えたときに、速度リミット設定値を速度指令として出力し、速度リミット設定値以下のときに、入力された速度指令値を出力して、位置偏差を急に減らさないように速度指令を制限することを特徴とするモータ位置制御方法。
【請求項２】
前記速度リミット機能の速度リミット設定値をパラメータにより変更可能にする請求項１に記載のモータ位置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１軸のモータを位置制御するモータ位置制御装置の、特に負荷の急激な変動を考慮したモータ位置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機用途においては、従来から多軸を制御するにあたり、急激な負荷変動においても手先位置軌跡がずれないように補間しながら位置制御する必要があった。
【０００３】
そこで、モータおよび制御ループが複数個存在し、その制御対象を制御するサーボ制御方式において、少なくとも１つの制御ループにおけるトルクが、モータのトルク限界値を超えてトルク飽和した場合に、該モータのトルク限界値に対応する位置ループゲインを演算して求め、該位置ループゲインを全制御ループの位置ループゲインとし、該位置ループゲインにより位置制御ループを動作させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、一般産業用途において、低価格で位置決め可能な制御が求められており、簡易位置決め用途に、シーケンサからインバータに指令し、インダクションモータを制御する方式が主流であった。
【特許文献１】特開平７−８４６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、マイコンの処理速度の向上や、内蔵メモリーの大容量化に伴い、ＰＣ機能やＮＣ機能を持つコントローラおよびモータの速度制御をする機能を１つのマイコンに集約した、サーボアンプやブラシレスアンプに変わりつつある。
【０００６】
このような背景から、サーボモータやブラシレスモータに対する要望も変わりつつあり、低価格で簡素化したシステム構成でありながら、トリップレスでスムーズな位置決めができる制御方式が不可欠である。
【０００７】
発明が解決しようとする問題点は、位置決めをする場合、急激な負荷変動に対応できずトリップする点である。
【０００８】
位置制御する場合、負荷が重くなり制御ループにおけるトルクがモータのトルク限界値近くになると、位置偏差が溜まりすぎる。その後、負荷が急に軽くなると、位置偏差の溜まりを減らそうとして、速度指令値が急激に大きくなり、モータの速度が最高回転速度を超えて、速度リミット機能によりトリップする。このため、モータが停止して、スムーズな位置決めができない場合かった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、負荷の急激な変動に対してもトリップすることがなく、スムーズな位置決めが可能なモータ位置制御装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために本発明のモータ位置制御方法は、モータから検出した位置データと位置指令を比較して位置偏差から速度指令を生成する位置制御ブロックと、前記速度指令とモータから検出した速度データを比較して速度偏差からトルク指令を生成
する速度制御ブロックと、モータに適したトルク制御を行うトルク制御ブロックとを有するモータ位置制御装置において、前記速度制御ブロックは、前記位置制御ブロックで生成した速度指令を入力する速度リミット機能を有し、前記速度リミット機能は、前記速度指令が速度リミット設定値を超えたときに、速度リミット設定値を速度指令として出力し、速度リミット設定値以下のときに、入力された速度指令値を出力して、位置偏差を急に減らさないように速度指令を制限する。
【００１１】
また、前記速度リミット機能の速度リミット設定値をパラメータにより変更可能にする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のモータ位置制御方法によれば、負荷の急激な変動による過大な速度指令を、速度リミット機能によって制限するため、オーバースピードによるトリップが発生しない。
【００１３】
また、速度リミット機能は、パラメータによって変更可能なため、位置決め用コントローラ機能とモータ駆動制御用機能を１つにしたマイコンのソフト違いだけで対応できる。
【００１４】
したがって、負荷の急激な変動に対してトリップすることがなく、安価でスムーズな位置決めが可能なモータ位置制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
モータ位置制御装置は、モータから検出した位置データと位置指令を比較して位置偏差から速度指令を生成する位置制御ブロックと、前記速度指令とモータから検出した速度データを比較して速度偏差からトルク指令を生成する速度制御ブロックと、モータに適したトルク制御を行うトルク制御ブロックとを備え、前記速度制御ブロックは、前記位置制御ブロックで生成した速度指令を入力する速度リミット機能を有し、前記速度リミット機能は、前記速度指令が速度リミット設定値を超えたときに、速度リミット設定値を速度指令として出力し、速度リミット設定値以下のときに、入力された速度指令値を出力して、位置偏差を急に減らさないように速度指令を制限する。前記速度リミット機能の速度リミット設定値は、パラメータにより変更可能である。
【実施例１】
【００１６】
以下、具体的な実施例について説明する。図１は本発明の実施例１におけるモータ位置制御装置の制御機能ブロック毎に示したブロック構成図であり、速度制御ブロックに速度リミット機能を設けたものである。
【００１７】
図１において、位置制御ブロック１０は、従来と同様に、位置指令１１とエンコーダ（またはＣＳ信号）により検出した位置データ１２との偏差をカウントする偏差カウンタ１３と、モータ起動時の応答を向上させる速度フィードフォワード１４と、位置制御の応答性を決める位置誤差アンプ１５で構成され、速度指令を出力する。
【００１８】
速度制御ブロック２０は、位置制御ブロック１で生成した速度指令を入力する速度リミット機能２１と、エンコーダ（またはＣＳ信号）から速度を検出する速度検出処理手段２２と、速度の応答性を決める速度誤差アンプ２３と速度ループの剛性を決める速度積分処理手段２４とで構成され、トルク指令を生成する。
【００１９】
この速度リミット機能２１は、速度指令が速度リミット設定値を超えたときに、速度リミット設定値を速度指令として出力し、速度リミット設定値以下のときに、入力された速度指令値を出力して、位置偏差を急に減らさないように速度指令を制限する。
【００２０】
トルク制御ブロック３０は、トルク指令を入力として、トルクフィルタ３１と、トルクリミット３２とで構成され、モータを駆動する。
【００２１】
本発明の特徴は、速度制御ブロックに速度リミット機能を設けた点であり、この点について、図１を併用しながら詳しく説明する。
【００２２】
図２は、速度リミット機能を説明するフローチャートである。まず、従来と同様に上位コントローラからの運転指令である位置指令１１に基づいて、位置制御ブロック１０で速度指令が生成される。生成された速度指令値が、速度リミット設定値以下であれば、その速度指令値と速度検出処理手段２２で検出した速度データとを比較してトルク指令を生成し、トルク制御ブロック３０を経てモータを駆動する。
【００２３】
動作途中で負荷が急激に変動すると、位置制御ブロック１０の位置偏差が大きくなる。速度制御ブロック２０の速度リミット機能２１では、常時、入力される速度指令値が速度リミット設定値以下かどうかを比較しており、速度リミット設定値以下であれば、入力された速度指令値をそのまま出力する。速度リミット設定値を超えているときは、入力された速度指令に対して速度リミット設定値を出力する。
【００２４】
これにより、位置制御ブロックで生成された速度指令値が、速度リミット機能の速度リミット設定値以下であれば、負荷変動の影響を吸収しながら通常動作と同じ時間で位置決め動作を完了する。一方、速度リミット設定値を超えておれば、急激な負荷変動によって生成された過大な速度指令に追従した制御を行わず、速度リッミト設定値にて制限するため、オーバースピードによるトリップを防止できる。
【００２５】
なお、急激な負荷変動で生成された速度指令に対して、速度リッミト設定値で制限するため、実速度が通常動作の速度指令値に近づくまで時間を要する。もし、実速度が通常動作の速度指令値に追従しようとする途中で位置決め完了をした場合は通常動作時より位置決め時間は長くなる。この点について図を用いて説明する。
【００２６】
図３において、縦軸は速度指令値で、上からオーバースピードでトリップする速度トリップ指令値、速度リミット設定値である。横軸は動作時間である。オーバースピード保護機能としての速度トリップ指令値を、速度リミット設定値よりも高く設定することで、暴走など別の理由でオーバースピードが発生してもトリップさせることができ、モータを停止させて保護できる。
【００２７】
図３は、速度リミットがない通常動作における速度指令値に対する動作時間と、速度リミット機能を有する場合の動作時間を比較したものである。
【００２８】
まず、速度リミットがない場合について説明をする。位置制御ブロック１０から指令される実際の速度指令値（太線で示す）により、速度リミットなし時の動作時間に追従するように動作する。
【００２９】
これに対して、本発明の速度リミット機能を備えたものでは、実際の速度指令値が速度リミット設定値を超えて入力されても、速度リミット設定値を速度指令として出力するため、速度リミット設定値（点線）で示すように動作する。
【００３０】
この太線と点線で示す２つのパターンにおける追従するまでの移動距離を示す面積は同じである。
【００３１】
すなわち、速度リミット設定値よりも上側に示す三角領域（斜線部）の間は、速度リミ
ット設定値で制限した速度指令から生成したトルク指令で駆動する。さらに、斜線で示す三角領域と同じ面積の平行四辺形領域（斜線部）の間、速度リミット設定値で制限した速度指令から生成したトルク指令で駆動するため、速度リミットがない場合と比べて通常動作の速度指令値に追従するまでの時間は長くなる。
【００３２】
なお、この速度リミット設定値は、マイコンのソフトにより、パラメータ変更できるようにしている。また、このような急激な負荷変動を考慮したモータ位置制御方法は、位置決め用コントローラ機能とモータ駆動制御用機能を１つにしたマイコンのソフト違いだけで対応することができ、安価に提供できる。また、位置決め用コントローラ機能とモータ駆動用制御機能を別々に構成する場合、本発明の速度リミット機能は、どちらに付加しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のモータ位置制御方法は、１軸のみをトリップレスでスムーズな位置決めをする用途として、低価格が要望される一般産業機器などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１のモータ位置制御装置における機能ブロック図
【図２】本発明の実施例１における速度リミット機能を説明するフローチャート
【図３】本発明の実施例１における速度リミット機能説明図
【符号の説明】
【００３５】
１０  位置制御ブロック
１１  位置指令
１２  位置データ
１３  偏差カウンタ
１４  速度フィードフォワード
１５  位置誤差アンプ
２０  速度制御ブロック
２１  速度リミット機能
２２  速度検出処理手段
２３  速度誤差アンプ
２４  速度積分処理手段
３０  トルク制御ブロック
３１  トルクフィルタ
３２  トルクリミット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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