(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁制御可能なモータを駆動して位置制御を行なう数値制御装置において、前記モータの最高回転数をωｍａｘとして、ベーススピードに達するまでの経過時間ｔｂ及びベーススピードωｂを用いた下記式により、零回転から前記モータの最高回転数ωｍａｘに達するまでの経過時間ｔと速度ωとの関係ω（ｔ）を指定する最高速度指令テーブルを作成した後、前記経過時間ｔｂ及び前記ベーススピードωｂを基準として前記最高速度指令テーブルを正規化する正規化速度指令テーブル作成部、前記最高速度指令テーブルを正規化した正規化速度指令テーブル、前記経過時間ｔｂを用いて前記正規化速度指令テーブルの時間軸倍率を決定する機能と、速度指令上限回転数ωｃ、前記最高回転数ωｍａｘ及び前記ベーススピードωｂを用いて前記正規化速度指令テーブルの速度軸倍率を決定する機能と、位置指令に含まれる速度の時間変化を前記正規化速度指令テーブルに対して前記時間軸倍率及び前記速度軸倍率を乗算したものに一致させる機能とを有する位置指令演算部を具備したことを特徴とする数値制御装置。
ω＝ωｂ×ｔ／ｔｂ                （０≦ｔ＜ｔｂ）
ω＝ωｂ×√（２ｔ／ｔｂ−１）    （ｔ≧ｔｂ）
【請求項２】
前記モータを最大出力トルクから想定外乱トルクを差し引いた速度−トルク曲線に従ってステップ状の速度指令を与えて実際に加減速させることによって、零回転からベーススピードに達するまでの現在の負荷イナーシャ及びモータ定数に最適な経過時間Ｔｂを測定する経過時間測定部と、前記経過時間測定部が実際に測定した前記最適な経過時間Ｔｂを前記正規化速度指令テーブルの前記経過時間ｔｂと置き換えた正規化速度指令テーブルに校正する正規化速度テーブル校正部とを有する請求項１に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、界磁制御可能なモータを駆動して位置制御を行なう数値制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の数値制御装置の一例を示すブロック図である。上位制御装置１からの関数発生指令、例えば早送りのモード指令及び目標位置が位置指令演算部２に入力され、位置指令演算部２は演算した指令上限速度、ベーススピード及び加速度のデータを速度指令テーブル作成部１２に入力する。速度指令テーブル作成部１２は、前記指令上限速度、ベーススピード及び加速度のデータから所定の計算式を用いて速度指令テーブル１３を作成する。位置指令演算部２は作成された速度指令テーブル１３に従って位置指令を生成し、この位置指令を位置制御部７に入力する。位置制御部７は、モータ９に取り付けられた位置センサ１０からモータ９の現在位置を読み取り、前記位置指令とモータ９の現在位置とを一致させるように一般に良く知られた位置制御の手法を用いて、モータ９に必要な電流指令値を演算してインバータ８に入力する。インバータ８はモータ９に前記電流指令値に一致する電流を供給することにより、モータ９の位置は目標位置に一致するように制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように位置指令演算部２は、上位制御装置１からの関数発生指令に応じて異なる指令上限速度、ベーススピード及び加速度のデータを速度指令テーブル作成部１２に入力している。速度指令テーブル作成部１２はモータトルクを制限する場合、ワークやツールが交換されて負荷イナーシャが変わり加速度が変化した場合、モータ９の巻線が切り換えられてベーススピードや出力トルクが変化した場合などに、指令を変更する度に速度指令テーブル１３を再度作成し直すため、毎回非常に多くの計算量が必要となり、その処理に多くの時間がかかってしまう問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、界磁制御可能なモータを駆動して位置制御を行なう数値制御装置において、正規化した速度指令テーブルを設けることにより、関数発生指令毎に指令上限速度、ベーススピード及び加速度のデータから所定の計算式を用いて速度指令テーブルを作成するときに要する計算時間を、省略もしくは大幅に減少させることを目的としている。また、校正された速度指令テーブルを設けることにより、常に現在の負荷イナーシャ及びモータ定数に最適な加速度を指令することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、界磁制御可能なモータを駆動して位置制御を行なう数値制御装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記モータの最高回転数をωｍａｘとして、ベーススピードに達するまでの経過時間ｔｂ及びベーススピードωｂを用いた下記数１により、零回転から前記モータの最高回転数ωｍａｘに達するまでの経過時間ｔと速度ωとの関係ω（ｔ）を指定する最高速度指令テーブルを作成した後、
【数１】
ω＝ωｂ×ｔ／ｔｂ                （０≦ｔ＜ｔｂ）
ω＝ωｂ×√（２ｔ／ｔｂ−１）    （ｔ≧ｔｂ）
前記経過時間ｔｂ及び前記ベーススピードωｂを基準として前記最高速度指令テーブルを正規化する正規化速度指令テーブル作成部、前記最高速度指令テーブルを正規化した正規化速度指令テーブル、前記経過時間ｔｂを用いて前記正規化速度指令テーブルの時間軸倍率を決定する機能と、速度指令上限回転数ωｃ、前記最高回転数ωｍａｘ及び前記ベーススピードωｂを用いて前記正規化速度指令テーブルの速度軸倍率を決定する機能と、位置指令に含まれる速度の時間変化を前記正規化速度指令テーブルに対して前記時間軸倍率及び前記速度軸倍率を乗算したものに一致させる機能とを有する位置指令演算部を設けることにより達成される。
【０００６】
本発明の数値制御装置によれば、前記関数発生指令毎に前記指令上限速度、ベーススピード及び加速度のデータから所定の計算式を用いて速度指令テーブルを作成するときに要する算出時間を、省略もしくは大幅に減少させることができる。また、常に現在の負荷イナーシャ及びモータ定数に最適な加速度を指令することができる。従って、界磁弱めが必要な速度領域を含んで、高速で安定な加減速を行ない得る位置指令を生成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の数値制御装置の一実施例を、図９に対応させて示すブロック図である。位置指令演算部２は上位制御装置１からの関数発生指令、例えば早送りのモード指令及び目標位置を入力し、予め設けられた零回転からベーススピードωｂを経て、速度指令上限回転数ωｃに達するまでの経過時間ｔｃと速度ωとの関係ω（ｔ）を指定する図２に示すような特性の速度指令テーブル１３に従って位置指令を生成し、この位置指令を位置制御部７に入力する。位置制御部７は、モータ９に取り付けられた位置センサ１０からモータ９の現在位置を読み取り、前記位置指令とモータ９の現在位置とを一致させるためにモータ９に必要な電流指令値を演算してインバータ８に入力する。インバータ８はモータ９に前記電流指令値に一致する電流を供給することにより、モータ９の位置は目標位置に一致するように制御される。
【０００８】
図３は本発明の数値制御装置の他の実施例を、図１に対応させて示すブロック図である。正規化速度指令テーブル作成部３は、モータ９の最高回転数をωｍａｘとして、ベーススピードωｂに達するまでの経過時間ｔｂ及びベーススピードωｂを用いた前記数１により図４に示すような特性の最高速度指令テーブルを作成した後、前記最高回転数ωｍａｘと前記ベーススピードωｂとの比率をｎとし、前記経過時間ｔｂ及び前記ベーススピードωｂを基準として前記最高速度指令テーブルを正規化した図５に示すような正規化速度指令テーブル４を作成する。位置指令演算部２は上位制御装置１からの関数発生指令、例えば早送りのモード指令及び目標位置を入力し、前記経過時間ｔｂを用いて前記正規化速度指令テーブル４の時間軸倍率（ｔｂ）を決定し、前記指令速度上限回転数ωｃ、前記最高回転数ωｍａｘ及び前記ベーススピードωｂを用いて前記正規化速度指令テーブル４の速度軸倍率（ωｂ×ωｃ／ωｍａｘ）を決定し、前記正規化速度指令テーブル４に対してそれらの倍率を乗算したものに従って位置指令を生成して、位置制御部７に入力する。位置制御部７は、モータ９に取り付けられた位置センサ１０からモータ９の現在位置を読み取り、前記位置指令とモータ９の現在位置とを一致させるためにモータ９に必要な電流指令値を演算してインバータ８に入力する。インバータ８はモータ９に前記電流指令値に一致する電流を供給することにより、モータ９の位置は目標位置に一致するように制御される。
【０００９】
図６は本発明の数値制御装置の更に別の実施例を、図１に対応させて示すブロック図である。正規化速度指令テーブル作成部３は、モータ９の最高回転数をωｍａｘとして、ベーススピードに達するまでの経過時間ｔｂ及びベーススピードωｂを用いた前記数１により図４に示すような特性の最高速度指令テーブルを作成した後、前記最高回転数ωｍａｘと前記ベーススピードωｂとの比率をｎとし、前記経過時間ｔｂ及び前記ベーススピードωｂを基準として前記最高速度指令テーブルを正規化した図５に示すような正規化速度指令テーブル４を作成する。加速時間測定部５は、モータ９を最大出力トルクから想定外乱トルクを差し引いた速度−トルク曲線に従って、ステップ状の速度指令を与えて実際に加減速させることによって、零回転からベーススピードωｂに達するまでの現在の負荷イナーシャ及びモータ定数に最適な経過時間Ｔｂを測定する。正規化速度指令テーブル校正部６は、前記正規化速度テーブルの前記経過時間ｔｂを前記最適な経過時間Ｔｂに置き換えた正規化速度指令テーブルに校正する。位置指令演算部２は上位制御装置１からの関数発生指令、例えば早送りのモード指令及び目標位置を入力し、前記最適な経過時間Ｔｂを用いて前記校正された正規化速度指令テーブルの最適な時間軸倍率（Ｔｂ）を決定し、前記指令速度上限回転数ωｃ、前記最高回転数ωｍａｘ及び前記ベーススピードωｂを用いて前記校正された正規化速度指令テーブルの最適な速度軸倍率（ωｂ×ωｃ／ωｍａｘ）を決定し、正規化速度指令テーブルに対してそれらの倍率を乗算したものに従って位置指令を生成して位置制御部７に入力する。位置制御部７は、モータ９に取り付けられた位置センサ１０からモータ９の現在位置を読み取り、前記位置指令とモータ９の現在位置を一致させるためにモータ９に必要な電流指令値を演算してインバータ８に入力する。インバータ８はモータ９に前記電流指令値に一致する電流を供給することにより、モータ９の位置は目標位置に一致するように制御される。
【００１０】
図７は本発明の数値制御装置の更に別の実施例を、図１に対応させて示すブロック図である。加速距離演算部１１は、目標位置までの全移動距離θａｌｌに対し、前記ベーススピードωｂ及び前記速度指令上限回転数ωｃを用いた前記数２により加速時及び減速時に移動する加減速移動距離２×θａｃｃ、定速時に移動する定速移動距離θａｌｌ−２×θａｃｃ、定速時の移動に要する定速移動時間（θａｌｌ−２×θａｃｃ）／ωｃをそれぞれ算出する。前記定速移動時間を関数発生指令周期ｔｃｏｍの整数倍（ｍ倍）とし、余りとして残った関数発生指令周期未満の時間内に移動する距離（θａｌｌ−２×θａｃｃ）−ｍ×ωｃ×ｔｃｏｍについては、減速時の適当な位置に割り込ませるよう速度指令テーブル１３を調整する。ここで、図８（Ａ）の斜線部分が前記関数発生指令周期未満の時間内に移動する距離（θａｌｌ−２×θａｃｃ）−ｍ×ωｃ×ｔｃｏｍである。位置指令演算部２は上位制御装置１からの関数発生指令、例えば早送りのモード指令及び目標位置を入力し、図８（Ｂ）に示すような調整後の速度指令テーブル１４に従って位置指令を生成して位置制御部７に入力する。位置制御部７は、モータ９に取り付けられた位置センサ１０からモータ９の現在位置を読み取り、前記位置指令とモータ９の現在位置とを一致させるためにモータ９に必要な電流指令値を演算してインバータ８に入力する。インバータ８はモータ９に前記電流指令値に一致する電流を供給することにより、モータ９の位置は目標位置に一致するように制御される。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、請求項１の構成とすることにより正規化速度指令テーブルを設けることができるため、指令上限速度を変更した場合、従来速度指令テーブルを作成する際に行なっていた所定の複雑な計算が不要となり、前記正規化速度指令テーブルに対して時間軸倍率及び速度軸倍率を乗算するだけとなり、前記速度指令テーブルを作成するときに要する算出時間を大幅に減少させることができる。請求項２の構成とすることにより想定外乱トルクを実測することができるため、ベーススピードまでの現在の負荷イナーシャやモータ定数に最適な加速度を決定することができる。これにより校正された正規化速度指令テーブルを設けることができるため、常に最適な加速度を指令することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明において予め設けられる速度指令テーブルの例を示す図である。
【図３】本発明の数値制御装置の他の実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明において作成される最高速度指令テーブルの例を示す図である。
【図５】本発明において作成される正規化速度指令テーブルの例を示す図である。
【図６】本発明の数値制御装置の更に別の実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明の数値制御装置の更に別の実施例を示すブロック図である。
【図８】本発明において決定される調整前後の速度指令テーブルの例を示す図である。
【図９】従来の数値制御装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    上位制御装置
２    位置指令演算部
３    正規化速度指令テーブル作成部
４    正規化速度指令テーブル
５    加速時間測定部
６    正規化速度指令テーブル校正部
７    位置制御部
８    インバータ
９    モータ
１０  位置センサ
１１  加速距離演算部
１２  速度指令テーブル作成部
１３  速度指令テーブル
１４  調整後の速度指令テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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