JP2005168225A - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005168225A
JP2005168225A JP2003405380A JP2003405380A JP2005168225A JP 2005168225 A JP2005168225 A JP 2005168225A JP 2003405380 A JP2003405380 A JP 2003405380A JP 2003405380 A JP2003405380 A JP 2003405380A JP 2005168225 A JP2005168225 A JP 2005168225A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command
motor
filter
output device
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003405380A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4003741B2 (ja
Inventor
Taro Kishibe
太郎 岸部
Kazunari Narasaki
和成 楢崎
Tetsuya Touda
哲也 塘田
Kenji Ishimoto
憲治 石本
Kenichi Suzuki
健一 鈴木
Yasuyuki Yokouchi
保行 横内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2003405380A priority Critical patent/JP4003741B2/ja
Priority to CNB2004101001830A priority patent/CN1300928C/zh
Publication of JP2005168225A publication Critical patent/JP2005168225A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4003741B2 publication Critical patent/JP4003741B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

【課題】ロボットのアームの伸縮や、搬送機で物の搭載/未搭載で反共振周波数は変化するため、制振周波数を設定しても一方では振動が低減するが、他方では振動が発生して整定時間が長くなる。
【解決手段】位置指令を出力する指令出力装置1と、指令出力装置1からのパルス指令21から振動成分を除去した指令を作成する制振フィルタ3と、制振フィルタ3からの指令にモータ7を追従させる制御手段5と、制御手段5からの指令を受けモータ7を駆動する電力変換手段6からなり、指令出力装置1からのパルス指令21からモータ7を回転させる方向を検出する指令方向検出手段4と、指令方向22aから第一の制振フィルタ3aと第二の制振フィルタ3bを切替えるフィルタ切替え手段9とを具備している。
【選択図】図1

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。
従来、半導体製造装置やロボット、各種工作機械などのFAシステム装置には高精度の位置決めが要求されることから一般的にサーボモータとサーボアンプがよく利用されている。このサーボモータにはモータの回転情報を検出するためのエンコーダやレゾルバがロータに接続されており、一回転あたり10000以上の分解能を持っている。サーボアンプは上位コントローラ、例えばシーケンサ等からの指令に従いサーボモータを駆動し、上位コントローラからの指令に対し、エンコーダやレゾルバからフィードバックされる位置情報が一致するようにサーボモータを制御する動作を行う。上位コントローラからの指令はパルスによる指令が一般的であり、500kppsや最近では装置の高速化のため1Mppsを超えるパルスでモータを駆動するケースが増えてきている。このように高速化が進む一方、FAシステム装置は小型化と低コスト化からマシン剛性は低下して制御域内に共振周波数が存在し、これが高速化を阻害する原因となっている。
この改善策として、応答性は低下するがゲインを小さくする方法があり、ゲインを小さくすることによって共振によるピークを下げることはできるが周波数応答は低くなるため、マシンタクトタイムは長くなってしまうという欠点がある。また、周波数応答を下げずに振動を抑制する手法としてトルク指令にノッチフィルタを挿入する方法がある。ノッチフィルタは例えば図5に示すような周波数特性を持つものであり、ノッチフィルタのゲインが減衰する周波数と共振周波数を合致させることで共振のピークを抑えることができる(例えば、特許文献1参照。)。しかし、ロボットアームなどの多関節ロボットでは2慣性系の特性を有しており、図6に示すような周波数特性を持つため、負荷側では反共振周波数にあるゲインピークの影響で振動が大きくなり、前述のノッチフィルタではこの振動を抑制することは難しい。そこで、近年では積極的に位置指令から振動成分を取り除く手法として制振制御による振動を抑制する手法がある。これはノッチフィルタと同様な周波数特性である制振フィルタを位置指令に挿入することで、反共振周波数によるゲインピークを抑えるという手法である(例えば、特許文献2参照。)。
特開平1−230109号公報 特開平10−56790号公報
解決しようとする問題点は、ロボットのアームの伸縮や、搬送機で物の搭載/未搭載で反共振周波数は変化するため、制振周波数を設定しても一方では振動が低減するが、他方では振動が発生して整定時間が長くなり、トータルのマシンタクトタイム短縮の効果は小さくなってしまうことである。
上記課題を解決するために本発明は、位置指令を出力する指令出力装置と、指令出力装置からの指令から振動成分を除去した指令を作成する制振フィルタと、制振フィルタからの指令にモータを追従させる制御手段と、制御手段からの指令を受けモータを駆動する電力変換手段からなり、指令出力装置からの指令からモータを回転させる方向を検出する指令方向検出手段と、指令方向から第一の制振フィルタと第二の制振フィルタを切替えるフィルタ切替え手段とを具備している。
または、位置指令を出力する指令出力装置と、指令出力装置からの指令から振動成分を除去した指令を作成する制振フィルタと、制振フィルタからの指令にモータを追従させる制御手段と、制御手段からの指令を受けモータを駆動する電力変換手段からなり、モータの回転方向を検出する回転方向検出手段と、モータの回転方向から第一の制振フィルタと第二の制振フィルタを切替えるフィルタ切替え手段とを具備している。
本発明のモータ制御装置によれば、ロボットのアームの伸縮や、搬送機で物の搭載/未搭載で生じる反共振周波数の変化を検知して、制振周波数を自動的に変更するため剛性の低いマシンに対しても振動を抑制することが可能となり、整定時間を短くすることができる。
位置指令を出力する指令出力装置と、指令出力装置からの指令から振動成分を除去した指令を作成する制振フィルタと、制振フィルタからの指令にモータを追従させる制御手段と、制御手段からの指令を受けモータを駆動する電力変換手段からなり、指令出力装置からの指令からモータを回転させる方向を検出する指令方向検出手段と、指令方向から第一の制振フィルタと第二の制振フィルタを切替えるフィルタ切替え手段とを具備している。
本発明によるモータ制御装置について、図1、図2を用いて説明する。
図1に本発明の実施例1におけるモータ制御システムブロック図を示す。1は指令出力装置、2はモータ制御装置、7はモータ、8はエンコーダ、10はロボットアームなど2慣性系の特性を持つ負荷を示している。
指令出力装置1はシーケンサなどのサーボアンプに接続する上位コントローラを示しており、一般的にはPULSとSIGNの2信号を出力する。指令出力方法はPULSとSIGNが90度位相差を持ったパルスを与える方法、CCW方向に回すときはPULS側にパルスを与え、CW方向に回すときはSIGN側にパルスを与える方法、PULSにパルスを与え、CCWとCWをSIGNの符号で切替える方法がよく用いられている。ここで与えるパルス数がモータを回転させる量であり、エンコーダの1回転あたりの分解能とソフトによる分周逓倍処理によって1パルスでモータを動かす量を決めている。図2に示したパルス指令の図はPULSにパルスを与えたときはCCW方向の指令、SIGNにパルスを与えたときはCW方向の指令となる場合の例を示している。
モータ制御装置2は指令出力装置1からの指令に基づきモータ7を駆動し、エンコーダ8からの信号をフィードバック信号として検出して、指令値とフィードバック信号が一致するようにモータ7を制御する働きをする。
エンコーダ8はモータ7のロータ位置や回転速度、回転位置などの情報をモータ制御装置にフィードバックする働きをする。
例えば、モータ制御装置2で指令パルスの分解能とエンコーダの分解能を同じとし、エンコーダ1回転あたりの分解能を10000とすると、指令出力装置1から10000パルスの指令パルスをモータ制御装置2に入力するとモータ7は1回転駆動する。
2慣性系負荷10は例えばロボットアームなどの負荷であり、図6のような共振点と反共振点に周波数特性のピーク点があり、負荷側はモータ側の反共振周波数のピークにより振動を誘起される。
次にモータ制御装置2の詳細について説明する。
モータ制御装置2は、制振フィルタ3、フィルタ切替手段9、制御手段5、電力変換手段6、指令方向検出手段4で構成されている。
制御手段5は一般的に位置制御と速度制御であり、位置制御はP制御(比例制御)、速度制御はPI制御(比例・積分制御)で構成することが多い。位置制御では指令出力装置1から与えられるパルス数で決定する位置指令とエンコーダ8からのフィードバック信号で得られるロータ位置との差に位置比例ゲインを掛けたものを速度指令として出力する。速度制御では位置制御から出力された速度指令とエンコーダからのフィードバック信号から検出できるロータの回転速度が等しくなるようにPI制御を行い、トルク指令値を出力する。
電力変換手段6はIGBTやMOSFETなどで構成され、制御手段5から出力されたトルク指令値に基づきモータの巻線に電圧を印加する。3相モータの場合は6つのIGBTで構成することが多い。
制振フィルタ3はノッチフィルタと同様に図5に示すようにある周波数帯(制振周波数)でゲインが下がる周波数特性をもつフィルタであり、第一の制振フィルタ3aと第二の制振フィルタ3bの2つのフィルタを設定できる構成となっている。指令出力装置1から出力されたパルス指令21を第一の制振フィルタ3aあるいは第二の制振フィルタ3bを通り、第一のパルス指令23aあるいは第二のパルス指令23bを出力する。
指令方向検出手段4は指令出力装置1からのパルス指令21がモータ7をCCW/CWのいずれの方向に駆動する指令なのかを検出して指令方向22aを出力する。
ここで、フィルタ切替手段9は指令方向22aの信号によってパルス指令を切替える働きをし、例えばCCW方向の指令の場合は第一のパルス指令23aを、CW方向の指令の場合は第二のパルス指令23bを選択し、制御手段5へパルス指令を与える。図2は指令方向22aにより制振フィルタ3を切替えている状態を示している。制振フィルタ3を通過したパルス指令はそれぞれ第一の制振フィルタ23aや第二の制振フィルタ23bで設定した周波数成分を除去しているため、FAシステム装置の反共振周波数と制振フィルタの設定周波数を合わせることで、振動を低減することができる。
以上のような構成とすることで、FAシステム装置の反共振周波数の変化に自動的に対応することができる。例えば、物を輸送するロボットでは、物を搭載している場合はCCW方向、搭載していない場合はCW方向といったように決まった動きをすることが多い。このような場合に指令方向によって制振フィルタを自動的に切替える構成とすることで、振動を低減することができる。
また、制振フィルタを2つ設定できるようにしているが、2つ以上設定できるようにしてもよい。この場合は、外部からの切替え信号と指令方向22aを組み合わせることで選択することができる。
図3、図4を用いて本発明の実施例2について説明する。
実施例1と異なるのは制振フィルタ3の切替え方法であり、これについて説明する。
エンコーダ8で出力された信号を基に、回転方向検出手段11によりモータ7の回転方向が検出される。検出されたモータ回転方向22bによって第一のパルス指令23aか第二のパルス指令23bかを切替える。図4はモータ回転方向22bにより制振フィルタ3を切替えている状態を示している。
以上のような構成とすることで、FAシステム装置の反共振周波数の変化に自動的に対応することができる。例えば、物を輸送するロボットでは、物を搭載している場合はCCW方向、搭載していない場合はCW方向といったように決まった動きをすることが多い。このような場合にモータ回転方向によって制振フィルタを自動的に切替える構成とすることで、振動を低減することができる。
また、制振フィルタを2つ設定できるようにしているが、2つ以上設定できるようにしてもよい。この場合は、外部からの切替え信号とモータ回転方向22bを組み合わせることで選択することができる。
本発明のモータ制御装置によれば、ロボットのアームの伸縮や、搬送機で物の搭載/未搭載で生じる反共振周波数の変化を検知して、制振周波数を自動的に変更するため剛性の低いマシンに対しても振動を抑制することが可能となり、整定時間を短くしたい場合などに有用である。
本発明の実施例1におけるモータ制御システムブロック図 本発明の実施例1における動作シーケンスを示す図 本発明の実施例2におけるモータ制御システムブロック図 本発明の実施例2における動作シーケンスを示す図 従来技術におけるノッチフィルタの周波数特性を示すグラフ 従来技術における2慣性系システムの周波数特性を示すグラフ
符号の説明
1 指令出力装置
2 モータ制御装置
3 制振フィルタ
3a 第一の制振フィルタ
3b 第二の制振フィルタ
4 指令方向検出手段
5 制御手段
6 電力変換手段
7 モータ
8 エンコーダ
9 フィルタ切替え手段
10 2慣性系負荷
11 回転方向検出手段
21 パルス指令
22a 指令方向
22b モータ回転方向
23a 第一のパルス指令
23b 第二のパルス指令

Claims (6)

  1. 位置指令を出力する指令出力装置と、指令出力装置からの指令から振動成分を除去した指令を作成する制振フィルタと、制振フィルタからの指令にモータを追従させる制御手段と、制御手段からの指令を受けモータを駆動する電力変換手段からなり、指令出力装置からの指令からモータを回転させる方向を検出する指令方向検出手段と、指令方向から第一の制振フィルタと第二の制振フィルタを切替えるフィルタ切替え手段とを具備したことを特徴とするモータ制御装置。
  2. 位置指令を出力する指令出力装置と、指令出力装置からの指令から振動成分を除去した指令を作成する制振フィルタと、制振フィルタからの指令にモータを追従させる制御手段と、制御手段からの指令を受けモータを駆動する電力変換手段からなり、モータの回転方向を検出する回転方向検出手段と、モータの回転方向から第一の制振フィルタと第二の制振フィルタを切替えるフィルタ切替え手段とを具備したことを特徴とするモータ制御装置。
  3. 請求項1と請求項2に記載のモータ制御装置を用いた半導体製造装置。
  4. 請求項1と請求項2に記載のモータ制御装置を用いたロボット。
  5. 請求項1と請求項2に記載のモータ制御装置を用いた工作機械。
  6. 請求項1と請求項2に記載のモータ制御装置を用いた搬送装置。

JP2003405380A 2003-12-04 2003-12-04 モータ制御装置 Expired - Fee Related JP4003741B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003405380A JP4003741B2 (ja) 2003-12-04 2003-12-04 モータ制御装置
CNB2004101001830A CN1300928C (zh) 2003-12-04 2004-12-03 电动机控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003405380A JP4003741B2 (ja) 2003-12-04 2003-12-04 モータ制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005168225A true JP2005168225A (ja) 2005-06-23
JP4003741B2 JP4003741B2 (ja) 2007-11-07

Family

ID=34728057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003405380A Expired - Fee Related JP4003741B2 (ja) 2003-12-04 2003-12-04 モータ制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4003741B2 (ja)
CN (1) CN1300928C (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010022109A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Kyocera Mita Corp モータ駆動装置、駆動装置
JP2011142739A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Yaskawa Electric Corp ノッチフィルタとそれを備えたモータ制御装置
US8120303B2 (en) 2008-09-29 2012-02-21 Oriental Motor Co., Ltd. Method and apparatus for controlling inertial system
CN104821758A (zh) * 2015-05-21 2015-08-05 上海新跃仪表厂 一种电动伺服系统及其控制算法
TWI678065B (zh) * 2014-05-07 2019-11-21 日商山洋電氣股份有限公司 馬達控制裝置
WO2021157178A1 (ja) 2020-02-04 2021-08-12 株式会社日立産機システム モータ制御装置
KR20230128382A (ko) 2021-06-29 2023-09-04 가부시키가이샤 히다치 산키시스템 모터 제어 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012070604A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 On Semiconductor Trading Ltd モータ駆動回路
KR20150091346A (ko) * 2012-11-30 2015-08-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 진동-제어되는 기판 핸들링 로봇, 시스템들, 및 방법들
WO2015177912A1 (ja) * 2014-05-22 2015-11-26 三菱電機株式会社 指令生成装置および方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3274070B2 (ja) * 1996-08-08 2002-04-15 三菱電機株式会社 電動機制御方法及び電動機制御装置
TW407394B (en) * 1997-10-16 2000-10-01 Toshiba Corp Frequency converter to output electric driving power to motor and filter installed on it
CN1290242C (zh) * 2000-06-27 2006-12-13 环隆电气股份有限公司 电动机控制器的双回路电流限流控制装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010022109A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Kyocera Mita Corp モータ駆動装置、駆動装置
US8120303B2 (en) 2008-09-29 2012-02-21 Oriental Motor Co., Ltd. Method and apparatus for controlling inertial system
JP2011142739A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Yaskawa Electric Corp ノッチフィルタとそれを備えたモータ制御装置
TWI678065B (zh) * 2014-05-07 2019-11-21 日商山洋電氣股份有限公司 馬達控制裝置
CN104821758A (zh) * 2015-05-21 2015-08-05 上海新跃仪表厂 一种电动伺服系统及其控制算法
WO2021157178A1 (ja) 2020-02-04 2021-08-12 株式会社日立産機システム モータ制御装置
US11831262B2 (en) 2020-02-04 2023-11-28 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Motor control device
KR20230128382A (ko) 2021-06-29 2023-09-04 가부시키가이샤 히다치 산키시스템 모터 제어 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP4003741B2 (ja) 2007-11-07
CN1625040A (zh) 2005-06-08
CN1300928C (zh) 2007-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4565034B2 (ja) イナーシャ推定を行う制御装置及び制御システム
CN109005676B (zh) 电动机控制装置
US8736217B2 (en) Servo motor control device for controlling servo motor configured to drive feed axis of machine tool
JP4003741B2 (ja) モータ制御装置
US6982536B2 (en) Device and method for apportioning a movement of a machine element along a drive axis of a machine tool or production machine
US5834917A (en) Robot controller
CN111791087A (zh) 具有主轴以及进给轴的机床的控制装置
CN109687793B (zh) 电动机控制装置
CN110121837B (zh) 马达控制装置、马达系统、马达控制方法和集成电路装置
CN107894749B (zh) 伺服电动机控制装置及其方法、计算机可读取的记录介质
JP5151994B2 (ja) 慣性モーメント同定装置とその同定方法、ならびにその同定装置を備えたモータ制御装置
JP2008118750A (ja) サーボ制御装置およびこの制御装置の電流検出方法
JP2005063362A (ja) サーボ制御装置
JP4880763B2 (ja) モータ制御方法及び装置
JP5845434B2 (ja) モータ駆動装置
JP2000353002A (ja) 制御方法およびその装置
JP2008033707A (ja) 位置制御装置及びその制御方法
JP2003047269A (ja) サーボ制御装置
US11863092B2 (en) Control device
JP4840987B2 (ja) 電子部品実装関連装置の位置決め制御装置
JPH07241093A (ja) 電動機制御装置
JP3930262B2 (ja) 数値制御装置
JPH0515175A (ja) 超音波モータの駆動システム
JP2005092624A (ja) サーボ制御装置の振動抑制方法
JPH081560A (ja) ロボットの振動抑制方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051012

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20051114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070813

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4003741

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110831

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110831

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120831

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130831

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees