(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ入力電圧による速度指令またはトルク指令に基づいてサーボモータの速度またはトルクを制御する速度制御またはトルク制御と、サーボモータからのフィードバックに基づいてサーボモータの位置を制御する位置制御と、を行うサーボ制御装置であって、
前記アナログ入力電圧による指令の指令電圧が予め登録されている停止と判断する前記指令電圧の不感帯に入ったことを判定する指令切り換え部と、
を有し、
前記指令切り換え部は、前記指令電圧が前記不感帯に入ったことを検出した際に、前記速度制御または前記トルク制御を停止し、該停止時の実速度を初速度とした移動指令の分配処理による前記位置制御により前記サーボモータを減速停止させるように、前記サーボモータの制御方法を切り換え、
前記減速停止は、前記指令電圧が前記不感帯に入った時点における減速度で減速する、
ことを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
前記不感帯の指定は、バイナリ入力により随時変更可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ制御装置に関し、特にアナログ入力電圧入力指令の不感帯で減速停止を行うサーボ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータの制御において、制御系の回路構成がアナログ回路かデジタル回路かによって、アナログサーボとデジタルサーボに分けられる。デジタルサーボによる制御は精度の高い制御が可能であるが、このデジタルサーボ制御を構成するには、デジタル制御装置やサーボアンプにおいて、制御コード等の整合性を持たせる必要があり、適当性に制限がある。これに対して、アナログサーボのようにアナログ入力電圧入力による速度指令を行う場合、高精度の制御は困難であるが電圧指令のみで速度指令を行うことができるため、高い汎用性を有している。
【０００３】
このような、アナログ入力電圧入力による速度指令を行う数値制御装置においては、モータの停止位置を正確に制御することが困難となるが、例えば特許文献１などに開示される技術では、停止時に位置保持信号を入力して速度制御から位置制御に切り換え、信号を入力した位置に停止し位置保持することで位置ずれなく停止位置に停止させるようにすることで、この問題を解決している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０１５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、位置保持信号が入力されると速度制御から位置制御に切り換えて、位置保持信号が入力された位置からの位置偏差量を解消するように位置制御が行われるため、位置保持信号入力時にモータが急停止する。また、位置保持信号の入力時の速度が大きいほどオーバシュートが発生するため、機械的なショックが発生する問題点があった。
【０００６】
そこで本発明では、アナログ入力電圧によるサーボモータ制御において、オーバシュートや急停止によるショックを抑制することが可能なサーボ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、アナログ入力電圧入力による速度指令、またはトルク指令において停止と判断する指令電圧の不感帯を設ける。そして、速度制御、またはトルク制御中の速度フィードバックから加減速度を常に算出しておき、指令電圧が停止と判断する指令電圧の不感帯に入ったら、その時点の減速度を維持した位置指令による位置制御に切り換えて停止位置に位置決めする。
【０００８】
そして、本願の請求項１に係る発明は、アナログ入力電圧による速度指令またはトルク指令に基づいてサーボモータの速度またはトルクを制御する速度制御またはトルク制御と、サーボモータからのフィードバックに基づいてサーボモータの位置を制御する位置制御と、を行うサーボ制御装置であって、前記アナログ入力電圧による指令の指令電圧が予め登録されている停止と判断する前記指令電圧の不感帯に入ったことを判定する指令切り換え部と、を有し、前記指令切り換え部は、前記指令電圧が前記不感帯に入ったことを検出した際に、前記速度制御または前記トルク制御を停止し、該停止時の実速度を初速度とした移動指令の分配処理による前記位置制御により前記サーボモータを減速停止させるように、前記サーボモータの制御方法を切り換え、前記減速停止は、前記指令電圧が前記不感帯に入った時点における減速度で減速する、ことを特徴とするサーボ制御装置である。
【０００９】
本願の請求項２に係る発明は、前記不感帯の指定は、バイナリ入力により随時変更可能である、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、アナログ入力電圧入力による速度指令、またはトルク指令により、速度制御、またはトルク制御を行うサーボ制御装置において、減速指令時にアナログ入力電圧入力による指令が停止と判断する指令電圧の不感帯に入ったら、それまでの減速度を保ちながら停止することができる。このため、オーバシュートや急停止によるショックを抑制することができる。また、停止後もアナログ入力電圧入力による指令が不感帯の範囲内である限り位置保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の指令切り換え部１１により実行される処理のフローチャートである。
【図３】図１のサーボ制御装置１においてサーボモータの制御を位置制御に切り換えた時の指令移動量の変化を示す図である。
【図４】図１の位置指令部１３による移動指令の分配処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の一実施形態によるサーボ制御装置の機能を機能ブロック図で示したものである。サーボ制御装置１はサーボモータ３に駆動電流を供給するサーボアンプの構成と、速度指令、またはトルク指令による制御と、位置ループによる制御とを、制御装置２からのアナログ入力電圧入力による指令電圧の値に基づいて切り換える指令切り換え部１１を有する。そして、サーボ制御装置１に位置制御切り換え時点の実速度を初速度として減速停止させる位置ループによる制御をおこなうために実速度取得部１２、位置指令部１３、実速度位置偏差量算出部１４、加減速度算出部１５および加減算器１７を新たに追加する。
【００１３】
サーボ制御装置１は制御装置２からのアナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令を受けて速度制御またはトルク制御を行い、アナログ入力電圧入力による指令がパラメータとして予め登録されている停止と判断する指令電圧の不感帯内に入ったら位置ループを形成する。位置ループを形成後は、切り換え時の実速度を初速度としてそれまでの減速度を維持しながら停止するように移動指令の分配処理を位置指令部１３で行う。これにより、アナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令の入力電圧が停止と判断する不感帯に入ると滑らかに減速停止することができる。
また、前記位置制御時の減速停止の減速度は、パラメータで任意に設定できる時定数等を使用することにより、任意の減速度で減速停止することもできる。
【００１４】
位置指令部１３が実行する移動指令の分配処理は、減速停止における位置制御を行うためのものである点を除けば一般的な制御装置が実行する移動指令の分配処理と同様のものである。そのため、サーボ制御装置１には、当該分配処理を実行するために必要となる周知のプロセッサを組み込み、該プロセッサにより位置指令部１３を構成するようにすればよい。
【００１５】
なお、サーボ制御装置１では、アナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令の入力電圧が停止と判断する指令電圧の不感帯内であれば位置指令部１３により減速停止させる位置指令を行うが、モータ停止後は位置ループを維持したまま制御装置２からのアナログ入力電圧の速度／トルク指令を無視するため、指令電圧値が不感帯の範囲内である限り停止位置を保持することができる。
【００１６】
前記停止と判断する指令電圧の不感帯は、信号等によるバイナリ入力により不感帯のレベルを随時変更することにより、位置ループによる制御モードから速度指令、またはトルク指令による制御モードに切り換えてもよい。これにより、前記停止と判断する指令電圧の不感帯内における位置ループによる制御モード時に停止と判断する指令電圧の不感帯を変更し、制御装置２の指令するアナログ入力電圧入力による速度制御、またはトルク制御に切換えてサーボ制御することができる。
【００１７】
制御装置２からのアナログ入力電圧入力による指令電圧の値に基づく指令切り換え部１１における指令切り換え処理について図１、図２を用いて説明する。本実施形態によるサーボ制御装置１を用いる際に、作業者は、指令切り換え部１１に対して停止と判断する指令電圧の不感帯を予め設定しておく。この設定は、上記したように信号などによるバイナリ入力により設定するようにしておけばよい。
【００１８】
サーボ制御装置１の指令切り換え部１１は、制御装置２からサーボ制御装置１に入力されるアナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令の指令電圧を監視し、該指令電圧の値が上記で設定された停止と判断する不感帯に入ったか否かを判定する（ステップＳＡ０１）。ここで、前記指令電圧の値が停止と判断する不感帯に入ったと判定した場合には、サーボ制御装置１の指令切り換え部１１は制御装置２側から位置偏差カウンタ１６側に接続を切り換え、サーボモータ３、パルスコーダ（図示せず）、実速度取得部１２、加減速度算出部１５、位置指令部１３、および位置偏差カウンタ１６による位置ループを形成する（ステップＳＡ０２）。前記指令電圧の値が停止と判断する不感帯に入っていない場合には、そのまま制御装置２から入力されるアナログ入力電圧入力による速度制御、トルク制御を継続する（ステップＳＡ０３）。
なお、アナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令による制御中は、位置偏差カウンタ１６の値は「０」とする。
【００１９】
次に、制御装置２からサーボ制御装置１に入力されるアナログ入力電圧入力による指令の入力電圧が停止と判断する指令電圧の不感帯に入った後のサーボ制御装置１上で実行される移動指令の分配処理について図１、図３を用いて説明する。
制御装置２からのアナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令の指令電圧が不感帯に入ると、サーボ制御装置１は速度指令、またはトルク指令による速度、トルク制御から位置制御に切り換えて減速停止するための移動指令の分配処理を開始する。
【００２０】
実速度取得部１２は、サーボモータ３の速度フィードバックを取得し、位置指令部１３、加減速度算出部１５、そして実速度位置偏差量算出部１４に出力する。加減速度算出部１５はサーボモータ３の加減速度を算出して位置指令部１３に出力する。位置指令部１３は加減速度算出部１５から得たサーボモータ３の加減速度からサーボモータ３を減速停止させる分配指令移動量ＭＣＭＤを算出し加減算器１７に出力する。位置偏差カウンタ１６は、現在記憶している位置偏差量に対して分配指令移動量ＭＣＭＤを加算すると共に、サーボモータ３に備え付けられているパルスコーダ（図示せず）からの位置フィードバック量を減算して位置偏差を算出する。そして、算出した該位置偏差に基づいてサーボモータ３の速度が制御される。
【００２１】
実速度位置偏差量算出部１４は、制御装置２から入力されるアナログ入力電圧入力による速度指令またはトルク指令が停止と判断する指令電圧の不感帯に入り、サーボ制御装置１が位置制御に切り換えた時点での実速度取得部１２が取得した実速度に応じた位置偏差量を算出する。加減算器１７では、この算出された位置偏差量と位置指令部１３から出力される指令移動量ＭＣＭＤを加算し、位置偏差カウンタ１６に出力する。
【００２２】
実速度位置偏差量算出部１４で求める位置制御切り換え時の実速度に応じた位置偏差量は、次のようにして求められる。実速度に応じた位置偏差量は、以下の数１式で算出される。
【００２３】
【数１】
0006321611.tif 000002
【００２４】
ここで、位置制御開始時の速度フィードバック値をＶ０、位置制御開始時の実速度に相当する位置偏差量をＥＲＲV0とすると、以下に示す数２式が成り立ち、位置制御切り換え時の実速度に応じた位置偏差量は、位置制御開始時の速度フィードバック値Ｖ０と位置ループゲインによって算出される。
【００２５】
【数２】
0006321611.tif 000003
【００２６】
また、位置制御に切り換えた分配周期で位置制御開始時の最初の分配周期の分配指令移動量をＭＣＭＤV0とすると、位置制御に切り換えた最初の分配周期で位置偏差カウンタ１６に出力される指令値Ｐ０は、以下の数３式で算出される。
【００２７】
【数３】
0006321611.tif 000004
【００２８】
そして、その後の分配周期では位置指令部１３で実速度を初速度とし、位置制御に切り換えた時点の減速度で減速処理された指令移動量が指令されることになる。
【００２９】
分配指令移動量ＭＣＭＤは加減速度算出部１５で実速度から算出した減速度で移動するように位置指令部１３で算出し、加減算器１７を介して位置偏差カウンタ１６に出力して位置制御をおこなってサーボモータ３を減速させる。
【００３０】
また、位置制御開始時の減速度で位置指令を続けていると、分配指令移動量ＭＣＭＤの符号が反転する。この分配指令移動量ＭＣＭＤの符号が反転する分配周期では位置指令部１３は位置指令の出力を止め、位置偏差カウンタ１６に残っている位置偏差量を解消してサーボモータ３を停止させる。
【００３１】
なお、この後の分配周期では、指令電圧値が不感帯の範囲内である限り指令値Ｐoutを０とし、位置ループによる位置制御により停止位置を保持する。
【００３２】
図４は、本実施形態における制御装置２からのアナログ入力電圧入力による速度指令、またはトルク指令による制御から、位置制御へ切り換えて停止させるまでのサーボ制御装置１のプロセッサが所定分配周期ごと実施する処理のフローチャートである。
【００３３】
●［ステップＳＢ０１］位置指令部１３は、アナログ電圧入力による指令に基づく制御から、位置制御へと切り換えた直後の最初の分配周期であるか否かを判定する。位置制御への切り換え直後の最初の分配周期である場合にはステップＳＢ０２へ進み、そうでない場合にはステップＳＢ０４へ進む。
●［ステップＳＢ０２］位置指令部１３は、位置制御開始時の速度Ｖ０に応じた位置偏差量ＥＲＲV0を算出する。
●［ステップＳＢ０３］位置指令部１３は、位置制御開始時の最初の分配周期の分配指令移動量ＭＣＭＤV0を算出する。
●［ステップＳＢ０４］位置指令部１３は、ステップＳＢ０２で算出した位置偏差量ＥＲＲV0と、ステップＳＢ０３で算出した指令移動量ＭＣＭＤV0とを加算して、位置偏差カウンタ１６に出力する指令値Ｐout（＝最初の分配周期で位置偏差カウンタ１６に出力される指令値Ｐ０）を算出し、ステップＳＢ０７へ進む。
【００３４】
●［ステップＳＢ０５］位置指令部１３は、サーボモータ３が任意の減速度で停止するように分配指令移動量ＭＣＭＤNを算出する。
例えば、加減速度算出部１５によって位置制御へと切り換えた時点の実速度から算出した減速度ＤＥＣを保って移動するように位置指令を行う場合、位置指令部１３が分配する指令移動量ＭＣＭＤNは、前回の分配周期Ｎ−１に算出した指令移動量をＭＣＭＤN-1とすると、以下の数４式で算出される。
位置指令部１３は、位置制御開始時の減速度ＤＥＣで減速するように位置指令を続けていると、前回の分配周期Ｎ−１の指令移動量ＭＣＭＤN-1は次第に小さくなり、最終的には減速度ＤＥＣが前回の分配周期Ｎ−１の指令移動量ＭＣＭＤN-1以上になる。この分配周期では位置指令部１３は位置指令の出力を止め、指令移動量ＭＣＭＤNを０とする。
なお、位置制御開始時の減速度ＤＥＣは位置制御へと切り換えた時点でのみ更新するものとする。
【００３５】
【数４】
0006321611.tif 000005
【００３６】
●［ステップＳＢ０６］位置指令部１３は、ステップＳＢ０５で算出した分配指令移動量ＭＣＭＤNを位置偏差カウンタ１６に出力する指令値Ｐoutとし、ステップＳＢ０７へ進む。
【００３７】
●［ステップＳＢ０７］位置指令部１３は、上記で算出した指令値Ｐoutを位置偏差カウンタ１６に出力する。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  サーボ制御装置
２  制御装置
３  サーボモータ
１１  指令切り換え部
１２  実速度取得部
１３  位置指令部
１４  実速度位置偏差量算出部
１５  加減速度算出部
１６  位置偏差カウンタ
１７  加減算器
【図１】
0006321611.tif 000006
【図２】
0006321611.tif 000007
【図３】
0006321611.tif 000008
【図４】
0006321611.tif 000009