JP2017022810A - Motor drive controller and machine tool providing them - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive controller and a machine tool providing them, in which, by optimizing a switching timing from a speed control to a position control, a motor is speedy and surely stopped at a predetermined stop position by the number of rotation speeds as few as possible.SOLUTION: A motor drive controller and a machine tool providing them, comprises: a motor state calculation part 33 that calculates a current speed, a maximum deceleration, and a difference value of a current position and a stop position on the basis of position information of a motor; a position control deceleration calculation part 35 that calculates a position control deceleration by multiplying a margin setting ratio to the maximum deceleration; a switching speed calculation part 36 that calculates the speed of which a migration length at the maximum deceleration and position control deceleration becomes minimum as the second control speed for switching from the speed control to the position control; and a deceleration control part 39 that decelerates at the maximum torque when it is larger than the second control speed, and decelerates at the position control deceleration when it is smaller than the second control speed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工作機械等に用いられるモータの駆動を制御するためのモータ駆動制御装置およびこれを備えた工作機械に関するものである。   The present invention relates to a motor drive control device for controlling the drive of a motor used in a machine tool or the like, and a machine tool including the same.

従来、工作機械等に用いられるモータを回転状態から所定の停止位置(角度)に位置決めする際には、速度制御によって最大トルクで減速させた後、制御モードを位置制御に切り換えて停止させるシーケンスが採用されている。速度制御では、最大トルクを発生させて迅速に減速できる一方、当該最大トルクでは振動、オーバーシュート、計測誤差等が発生し、正確な位置決めができないためである。   Conventionally, when a motor used in a machine tool or the like is positioned from a rotating state to a predetermined stop position (angle), a sequence in which the control mode is switched to position control and then stopped after being decelerated at maximum torque by speed control. It has been adopted. This is because in speed control, the maximum torque can be generated and decelerated quickly, while the maximum torque causes vibrations, overshoots, measurement errors, etc., and accurate positioning is not possible.

上記シーケンスにおいては、図10に示すように、位置制御への切り換えタイミングが遅すぎると、最大トルクで減速させる時間が長くなり、速度が低下し過ぎるため、位置決めにかかる時間が長くなってしまう。一方、位置制御への切り換えタイミングが早すぎると、最大トルクで減速させる時間が短くなり、回転量が無駄に多くなるため、減速にかかる時間が長くなってしまう。このため、モータの総回転数が最も少なくなるように位置決め動作を最適化するには、最適なタイミングで位置制御へ切り換えることが重要である。   In the above sequence, as shown in FIG. 10, if the switching timing to the position control is too late, the time for deceleration with the maximum torque becomes long and the speed is too low, so the time required for positioning becomes long. On the other hand, if the timing for switching to the position control is too early, the time for deceleration with the maximum torque is shortened, and the amount of rotation is unnecessarily increased, so that the time required for deceleration is lengthened. Therefore, in order to optimize the positioning operation so that the total number of rotations of the motor is minimized, it is important to switch to position control at an optimal timing.

ただし、工作機械等のモータおいては、回転軸に把持されるワーク(被切削物)の重さや形状等によって、発生するイナーシャ(回転慣性モーメント)が異なる。このため、図11に示すように、当該イナーシャが小さいときは、最大トルクで減速する際の減速度が大きく、図12に示すように、当該イナーシャが大きいときは、最大トルクで減速する際の減速度が小さい。したがって、上述した最適な切り換えタイミングは、イナーシャによっても異なるし、回転軸の初期角度や位置決め角度によっても変わってしまう。   However, in a motor such as a machine tool, the generated inertia (rotational moment of inertia) varies depending on the weight and shape of a workpiece (workpiece) gripped by a rotary shaft. Therefore, as shown in FIG. 11, when the inertia is small, the deceleration at the time of deceleration with the maximum torque is large, and as shown in FIG. 12, when the inertia is large, the deceleration at the maximum torque is large. The deceleration is small. Therefore, the optimum switching timing described above varies depending on the inertia, and also varies depending on the initial angle and positioning angle of the rotating shaft.

なお、特開2014−7790号公報の第二実施形態には、上述した切り換えタイミングをモータに固有のベース回転速度で固定し、当該ベース回転速度までは最大トルクで減速するとともに、当該ベース回転速度よりも低い場合には、減速に最低限必要な減速所要距離に基づいて、停止位置まで一定の減速度で減速させるモータ駆動制御装置が提案されている(特許文献1)。   In the second embodiment of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-7790, the above-described switching timing is fixed at a base rotation speed inherent to the motor, and the base rotation speed is reduced to the base rotation speed and the base rotation speed. If it is lower, a motor drive control device has been proposed that decelerates to a stop position at a constant deceleration based on the minimum required deceleration distance (Patent Document 1).

特開2014−7790号公報JP 2014-7790 A

しかしながら、特許文献1に記載された発明においては、最大トルクでの高速回転中に位置検出値や最大加速度を計測する必要があるため、計測誤差が発生しやすく、オーバーシュート対策が取りにくいという問題がある。また、当該オーバーシュート等によって、所定の停止位置で停止できなかった場合には、図13に示すように、一旦停止してから再度加減速して、もう1回転させる必要があるため、結局、停止するまでの時間が無駄に長引いてしまうという問題もある。   However, in the invention described in Patent Document 1, since it is necessary to measure the position detection value and the maximum acceleration during high-speed rotation with the maximum torque, a measurement error is likely to occur, and it is difficult to take an overshoot countermeasure. There is. In addition, when it is not possible to stop at a predetermined stop position due to the overshoot or the like, as shown in FIG. 13, it is necessary to temporarily stop and then accelerate / decelerate again to make another rotation. There is also a problem that the time until stopping is unnecessarily prolonged.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、速度制御から位置制御への切り換えタイミングを最適化することにより、できるだけ少ない回転数で迅速かつ確実にモータを所定の停止位置に停止させることができるモータ駆動制御装置およびこれを備えた工作機械を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and by optimizing the timing for switching from speed control to position control, the motor can be quickly and reliably set to a predetermined speed with as few revolutions as possible. It is an object of the present invention to provide a motor drive control device that can be stopped at a stop position and a machine tool including the motor drive control device.

本発明に係るモータ駆動制御装置は、モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置であって、位置検出手段によって検出された前記モータの位置情報に基づいて、前記モータの現在速度、前記モータの最大減速度、および現在位置と停止位置との差分値を算出するモータ状態算出部と、前記モータの最大減速度にマージン設定用比率を掛け合わせて位置制御用減速度を算出する位置制御用減速度算出部と、前記最大減速度と、前記最大減速度が算出されるタイミングにおけるモータ速度を示す第一制御速度と、前記差分値と、前記マージン設定用比率と、前記位置制御用減速度で駆動制御する時間の最小値として設定される位置制御時間とに基づいて、前記最大減速度での移動距離と前記位置制御用減速度での移動距離との和が最小となる速度を、前記モータの駆動制御を速度制御から位置制御に切り換える第二制御速度として算出する切換速度算出部と、前記モータの速度が前記第二制御速度よりも大きいうちは最大トルクで減速制御するとともに、前記モータの速度が前記第二制御速度よりも小さくなった後には前記位置制御用減速度で減速制御を実行する減速制御部と、を有する。   The motor drive control device according to the present invention is a motor drive control device that controls the drive of the motor, and based on the position information of the motor detected by the position detection means, the current speed of the motor, the maximum of the motor A motor state calculation unit that calculates a deceleration and a difference value between the current position and the stop position, and a position control deceleration that calculates a deceleration for position control by multiplying the maximum deceleration of the motor by a margin setting ratio Driving with the calculation unit, the maximum deceleration, the first control speed indicating the motor speed at the timing when the maximum deceleration is calculated, the difference value, the margin setting ratio, and the position control deceleration Based on the position control time set as the minimum value of the control time, the speed at which the sum of the travel distance at the maximum deceleration and the travel distance at the position control deceleration is minimized A switching speed calculation unit that calculates the motor drive control as a second control speed for switching from speed control to position control, and performs deceleration control with maximum torque while the motor speed is greater than the second control speed. And a deceleration control unit that executes deceleration control with the position control deceleration after the speed of the motor becomes lower than the second control speed.

また、本発明の一態様として、前記切換速度算出部は、下記式(2)を満たす前記モータが停止するまでに必要な回転数nの最小値を用いて、下記式(1)によって前記第二制御速度ωを算出してもよい。
ω=√[{X/(1−X)}・{2a(L+2πn)−ω }] …式(1)
n≧〔[ω +{(1−X)/X}(aXT)]/2a−L〕/2π …式(2)
ただし、各記号は以下を表す。
ω:第一制御速度(ベース回転速度)
ω:第二制御速度(切換速度)
:最大減速度
n:モータが停止するまでに必要な回転数
L:現在位置と停止位置との差分値
X:マージン設定用比率
T:位置制御時間
Further, as one aspect of the present invention, the switching speed calculation unit uses the minimum value of the rotation speed n required until the motor satisfying the following expression (2) stops, and The two control speeds ω 2 may be calculated.
ω 2 = √ [{X / (1-X)} · {2a 1 (L + 2πn) −ω 1 2 }] Formula (1)
n ≧ [[ω 1 2 + {(1−X) / X} (a 1 XT) 2 ] / 2a 1 −L] / 2π Formula (2)
However, each symbol represents the following.
ω 1 : First control speed (base rotation speed)
ω 2 : Second control speed (switching speed)
a 1 : Maximum deceleration n: Number of rotations required until the motor stops L: Difference value between current position and stop position X: Margin setting ratio T: Position control time

さらに、本発明の一態様として、前記減速制御部が、前記第二制御速度よりも小さい速度で前記モータを減速制御している間、最新の前記位置情報に基づいて前記位置制御用減速度を調整する位置制御用減速度調整部を有していてもよい。   Furthermore, as one aspect of the present invention, while the deceleration control unit performs deceleration control of the motor at a speed smaller than the second control speed, the deceleration for position control is performed based on the latest position information. You may have the deceleration control part for position control to adjust.

また、本発明に係る工作機械は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ駆動制御装置を備えてなる。   A machine tool according to the present invention includes the motor drive control device according to any one of claims 1 to 3.

本発明によれば、速度制御から位置制御への切り換えタイミングを最適化することにより、できるだけ少ない回転数で迅速かつ確実にモータを所定の停止位置に停止させることができる。   According to the present invention, by optimizing the switching timing from the speed control to the position control, the motor can be stopped at a predetermined stop position quickly and surely with as few revolutions as possible.

本発明に係るモータ駆動制御装置およびこれを備えた工作機械の一実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an embodiment of a motor drive control device according to the present invention and a machine tool including the motor drive control device. FIG. モータのトルク特性を示す図である。It is a figure which shows the torque characteristic of a motor. 本実施形態の駆動制御によるモータの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the motor by the drive control of this embodiment. 本実施形態の駆動制御によるモータの動作と、位置制御時間を設定しない場合の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the motor by the drive control of this embodiment, and operation | movement when not setting position control time. 本実施形態の駆動制御によるモータの動作と、高速領域から減速度にマージンを持たせた場合の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of the motor by the drive control of this embodiment, and the operation | movement at the time of giving a margin to deceleration from a high-speed area | region. 本実施形態において、第二制御速度の算出方法を説明する図である。In this embodiment, it is a figure explaining the calculation method of 2nd control speed. 本実施形態において、位置制御用減速度の調整方法を示す図である。In this embodiment, it is a figure which shows the adjustment method of the deceleration for position control. 本実施形態のモータ駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the motor drive control apparatus of this embodiment. 本発明に係るモータ駆動制御装置による動作と、特許文献1の動作とを比較した図である。It is the figure which compared the operation | movement by the motor drive control apparatus which concerns on this invention, and the operation | movement of patent document 1. FIG. モータの駆動制御において、速度制御から位置制御への切り換えタイミングと停止までにかかる時間との関係を示す図である。In motor drive control, it is a figure which shows the relationship between the switching timing from speed control to position control, and the time taken to stop. モータの駆動制御において、ワークのイナーシャが小さいときの切り換えタイミングを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating switching timing when the workpiece inertia is small in motor drive control. モータの駆動制御において、ワークのイナーシャが大きいときの切り換えタイミングを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating switching timing when the inertia of a workpiece is large in motor drive control. 特許文献1の駆動制御において、停止位置で停止できなかった場合の動作を示す図である。In the drive control of patent document 1, it is a figure which shows operation | movement when it cannot stop at a stop position.

以下、本発明に係るモータ駆動制御装置およびこれを備えた工作機械の一実施形態について図面を用いて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a motor drive control device according to the invention and a machine tool including the same will be described with reference to the drawings.

本実施形態のモータ駆動制御装置1は、図1に示すように、上位コントローラ10からの指示に基づいて、工作機械11に用いられるモータ11aの駆動を制御し、所定の停止位置に位置決めを行うためのものである。以下、各構成について詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, the motor drive control device 1 according to the present embodiment controls driving of a motor 11 a used in the machine tool 11 based on an instruction from the host controller 10 and positions the motor at a predetermined stop position. Is for. Hereinafter, each configuration will be described in detail.

上位コントローラ10は、モータ駆動制御装置1にモータ11aの駆動制御に関する指示を出すものであり、プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)やパーソナルコンピュータ等によって構成されている。上位コントローラ10は、モータ駆動制御装置1へ出力する設定条件として、停止位置と、位置決め条件と、停止判定速度と、第一制御速度と、マージン設定用比率と、位置制御時間とが設定可能に構成されている。   The host controller 10 instructs the motor drive control device 1 regarding the drive control of the motor 11a, and is configured by a programmable logic controller (PLC), a personal computer, or the like. The host controller 10 can set a stop position, a positioning condition, a stop determination speed, a first control speed, a margin setting ratio, and a position control time as setting conditions to be output to the motor drive control device 1. It is configured.

停止位置は、モータ11aの回転軸を停止させたい位置(角度)を設定するものである。位置決め条件は、停止位置に対する許容誤差範囲を設定するものであり、例えば「停止位置に対して±1度以内」のように設定される。停止判定速度は、モータ11aの位置決めが完了したか否かを判定するための速度を設定するものである。   The stop position is a position (angle) at which the rotation axis of the motor 11a is desired to be stopped. The positioning condition is for setting an allowable error range with respect to the stop position. For example, the positioning condition is set to “within ± 1 degree with respect to the stop position”. The stop determination speed sets a speed for determining whether or not the positioning of the motor 11a is completed.

第一制御速度は、モータ11aの減速度の最大値である最大減速度が算出されるタイミングにおけるモータ速度を示すものである。一般的に、モータ11aにおけるトルク特性は、図2に示すように、モータ11aに固有のベース回転速度(ベース回転数)までは一定のトルクを出力するのに対し、ベース回転速度以上では、弱め界磁制御によって出力(=トルク×回転速度)が一定となるように制御されている。このため、本実施形態では、図3に示すように、モータ速度がベース回転速度まで減速された直後の減速度(傾き)を最大減速度と考え、第一制御速度としては、制御対象となるモータ11aのベース回転速度が設定されている。   The first control speed indicates the motor speed at the timing when the maximum deceleration that is the maximum value of the deceleration of the motor 11a is calculated. In general, as shown in FIG. 2, the torque characteristic of the motor 11a outputs a constant torque up to a base rotational speed (base rotational speed) inherent to the motor 11a, but is weaker above the base rotational speed. The output (= torque × rotational speed) is controlled to be constant by field control. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the deceleration (slope) immediately after the motor speed is reduced to the base rotation speed is considered as the maximum deceleration, and the first control speed is the control target. The base rotation speed of the motor 11a is set.

マージン設定用比率は、モータ11aの最大減速度に掛け合わせて、位置制御時の減速度である位置制御用減速度を算出するためパラメータである。本実施形態において、マージン設定用比率は、図3に示すように、後述する第二制御速度以下での位置制御用減速度を最大減速度よりも緩やかにしてマージンを持たせ、モータ11aが必ず安定して停止しうるようになっており、例えば90〜95%程度の値が設定される。   The margin setting ratio is a parameter for calculating the position control deceleration, which is the deceleration at the time of position control, by multiplying the maximum deceleration of the motor 11a. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the margin setting ratio is set such that the position control deceleration below the second control speed, which will be described later, is made slower than the maximum deceleration to provide a margin, and the motor 11a is always For example, a value of about 90 to 95% is set.

位置制御時間は、位置制御用減速度で駆動制御する時間の最小値として設定されるパラメータである。上述したとおり、本実施形態では、位置制御用減速度にマージンが設定されるが、位置制御用減速度で駆動制御する時間が短すぎると、図4に示すように、最大トルクで減速時の計測誤差を吸収し切れない場合がある。この場合、モータ11aの停止後、さらに1回転させる必要があるため、停止するまでの時間が無駄に長引いてしまう。そこで、本実施形態では、最低でも位置制御時間の間は、位置制御を実行するようにマージンが設定されており、例えば10〜100msec程度の値が設定される。   The position control time is a parameter that is set as the minimum value of time for drive control with the position control deceleration. As described above, in this embodiment, a margin is set for the deceleration for position control. However, if the drive control time is too short with the deceleration for position control, as shown in FIG. Measurement errors may not be completely absorbed. In this case, since it is necessary to make one more rotation after the motor 11a is stopped, the time until the motor 11a is stopped is unnecessarily prolonged. Therefore, in this embodiment, the margin is set so as to execute the position control at least for the position control time, and a value of, for example, about 10 to 100 msec is set.

工作機械11は、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、歯切り盤、研削盤等のように、金属、木材、石材、樹脂等のワークに対して、切断、穿孔、研削、研磨、圧延、鍛造、折り曲げ等の加工を施すための機械である。工作機械11は、モータ駆動制御装置1から供給される駆動信号に基づいて駆動制御されるモータ11aと、このモータ11aの位置情報(回転角度位置)を検出するロータリエンコーダ等の位置検出手段11bとを有している。なお、本実施形態では、工作機械11の主軸モータを制御対象としているが、他のモータ11aを制御することも可能である。   The machine tool 11 cuts, drills, grinds, grinds, rolls, and cuts workpieces such as metal, wood, stone, and resin, such as a lathe, drilling machine, boring machine, milling machine, gear cutting machine, and grinding machine. It is a machine for performing processing such as forging and bending. The machine tool 11 includes a motor 11a that is driven and controlled based on a drive signal supplied from the motor drive control device 1, and position detection means 11b such as a rotary encoder that detects position information (rotational angle position) of the motor 11a. have. In the present embodiment, the spindle motor of the machine tool 11 is a control target, but it is also possible to control another motor 11a.

モータ駆動制御装置1は、工作機械11を制御する数値制御装置等のコンピュータによって構成されており、図1に示すように、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能する記憶手段2と、記憶手段2にインストールされたモータ駆動制御プログラム1aを実行することにより、各種の演算処理を実行し後述する各構成部として機能する演算処理手段3とを有している。以下、各構成手段について説明する。   The motor drive control device 1 is constituted by a computer such as a numerical control device for controlling the machine tool 11 and stores various data as shown in FIG. 1 and when the arithmetic processing means performs arithmetic processing. The storage means 2 that functions as a working area and the arithmetic processing means 3 that executes various arithmetic processes by executing the motor drive control program 1a installed in the storage means 2 and functions as each component described later are provided. doing. Hereinafter, each constituent means will be described.

記憶手段2は、ハードディスク、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等で構成されており、図1に示すように、プログラム記憶部21と、設定条件記憶部22とを有している。   The storage means 2 includes a hard disk, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a flash memory, etc. As shown in FIG. 1, a program storage unit 21 and a setting condition storage unit 22 are provided. Have.

プログラム記憶部21には、本実施形態のモータ駆動制御装置1を制御するためのモータ駆動制御プログラム1aがインストールされている。そして、演算処理手段3が、当該モータ駆動制御プログラム1aを実行することにより、コンピュータとしてのモータ駆動制御装置1を後述する各構成部としてとして機能させるようになっている。また、本実施形態において、モータ駆動制御プログラム1aは、モータ11aの制御モードとして、一定速度に制御するための速度制御モードと、回転軸を所望の停止位置に位置決めするための位置制御モードとを備えている。   The program storage unit 21 is installed with a motor drive control program 1a for controlling the motor drive control device 1 of the present embodiment. Then, the arithmetic processing means 3 executes the motor drive control program 1a to cause the motor drive control device 1 as a computer to function as each component described later. In the present embodiment, the motor drive control program 1a includes a speed control mode for controlling the motor 11a at a constant speed and a position control mode for positioning the rotary shaft at a desired stop position. I have.

なお、モータ駆動制御プログラム1aの利用形態は、上記構成に限られるものではない。例えば、CD−ROMやUSBメモリ等のように、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体にモータ駆動制御プログラム1aを記憶させておき、当該記録媒体から直接読み出して実行してもよい。また、外部サーバ等からクラウドコンピューティング方式やASP(Application Service Provider)方式等で利用してもよい。   The usage form of the motor drive control program 1a is not limited to the above configuration. For example, the motor drive control program 1a may be stored in a computer-readable non-transitory recording medium such as a CD-ROM or a USB memory, and directly read from the recording medium and executed. Moreover, you may utilize by a cloud computing system, an ASP (Application Service Provider) system, etc. from an external server.

設定条件記憶部22は、上位コントローラ10から出力された各種の設定条件を記憶するものである。本実施形態では、上述したとおり、停止位置と、位置決め条件と、停止判定速度と、第一制御速度と、マージン設定用比率と、位置制御時間とが、上位コントローラ10で予め設定されており、これらの設定条件が設定条件記憶部22に記憶されるようになっている。   The setting condition storage unit 22 stores various setting conditions output from the host controller 10. In the present embodiment, as described above, the stop position, the positioning condition, the stop determination speed, the first control speed, the margin setting ratio, and the position control time are set in advance by the host controller 10, These setting conditions are stored in the setting condition storage unit 22.

つぎに、演算処理手段3は、CPU(Central Processing Unit)等によって構成されており、記憶手段2にインストールされたモータ駆動制御プログラム1aを実行することにより、図1に示すように、設定条件取得部31と、位置情報取得部32と、モータ状態算出部33と、最大減速度確定部34と、位置制御用減速度算出部35と、切換速度算出部36と、位置決め完了判定部37と、位置制御用減速度調整部38と、減速制御部39として機能するようになっている。以下、各構成部についてより詳細に説明する。   Next, the arithmetic processing means 3 is constituted by a CPU (Central Processing Unit) or the like, and by executing the motor drive control program 1a installed in the storage means 2, as shown in FIG. Unit 31, position information acquisition unit 32, motor state calculation unit 33, maximum deceleration determination unit 34, position control deceleration calculation unit 35, switching speed calculation unit 36, positioning completion determination unit 37, The position control deceleration adjusting unit 38 and the deceleration control unit 39 function. Hereinafter, each component will be described in more detail.

設定条件取得部31は、モータ11aの位置決めに必要な各種の設定条件を取得するものである。本実施形態において、設定条件取得部31は、上位コントローラ10から出力された停止位置、位置決め条件、停止判定速度、第一制御速度、マージン設定用比率および位置制御時間からなる設定条件を取得し、これらの設定条件を設定条件記憶部22に保存するようになっている。   The setting condition acquisition unit 31 acquires various setting conditions necessary for positioning the motor 11a. In the present embodiment, the setting condition acquisition unit 31 acquires a setting condition including a stop position, a positioning condition, a stop determination speed, a first control speed, a margin setting ratio, and a position control time output from the host controller 10, These setting conditions are stored in the setting condition storage unit 22.

位置情報取得部32は、モータ11aの位置情報(回転角度位置)を取得するものである。本実施形態において、位置情報取得部32は、位置検出手段11bによって検出された位置情報を取得し、モータ状態算出部33へ出力するようになっている。   The position information acquisition unit 32 acquires position information (rotational angle position) of the motor 11a. In the present embodiment, the position information acquisition unit 32 acquires the position information detected by the position detection unit 11 b and outputs the position information to the motor state calculation unit 33.

モータ状態算出部33は、モータ11aの状態を示す各種の値を算出するものである。本実施形態において、モータ状態算出部33は、位置検出手段11bによって検出されたモータ11aの位置情報を位置情報取得部32から取得し、当該位置情報に基づいてモータ11aの状態を算出する。具体的には、モータ状態算出部33は、位置情報を1回微分した値をモータ11aの現在速度として算出し、位置情報を2回微分した値をモータ11aの減速度として算出する。また、モータ状態算出部33は、位置情報によって特定される現在位置と、設定条件として記憶されている停止位置との差分値を算出するようになっている。   The motor state calculation unit 33 calculates various values indicating the state of the motor 11a. In the present embodiment, the motor state calculation unit 33 acquires the position information of the motor 11a detected by the position detection unit 11b from the position information acquisition unit 32, and calculates the state of the motor 11a based on the position information. Specifically, the motor state calculation unit 33 calculates a value obtained by differentiating the position information once as a current speed of the motor 11a, and calculates a value obtained by differentiating the position information twice as a deceleration of the motor 11a. Further, the motor state calculation unit 33 calculates a difference value between the current position specified by the position information and the stop position stored as the setting condition.

最大減速度確定部34は、モータ11aの減速度の最大値である最大減速度を確定するものである。本実施形態において、最大減速度確定部34は、モータ状態算出部33により算出されたモータ11aの現在速度が、設定条件記憶部22に記憶されている第一制御速度よりも遅くなったか否かを常時監視する。そして、当該現在速度が第一制御速度よりも遅くなった直後に、算出されていた減速度を最大減速度として確定するようになっている。   The maximum deceleration determination unit 34 determines a maximum deceleration that is the maximum value of the deceleration of the motor 11a. In the present embodiment, the maximum deceleration determination unit 34 determines whether the current speed of the motor 11 a calculated by the motor state calculation unit 33 is slower than the first control speed stored in the setting condition storage unit 22. Is constantly monitored. Then, immediately after the current speed becomes slower than the first control speed, the calculated deceleration is determined as the maximum deceleration.

位置制御用減速度算出部35は、位置制御時に使用する減速度である位置制御用減速度を算出するものである。本実施形態において、位置制御用減速度算出部35は、最大減速度確定部34によって確定されたモータ11aの最大減速度を取得するとともに、設定条件記憶部22からマージン設定用比率を取得する。そして、位置制御用減速度算出部35は、当該最大減速度にマージン設定用比率を掛け合わせて位置制御用減速度を算出するようになっている。   The position control deceleration calculating unit 35 calculates a position control deceleration which is a deceleration used during position control. In the present embodiment, the position control deceleration calculation unit 35 acquires the maximum deceleration of the motor 11 a determined by the maximum deceleration determination unit 34 and acquires the margin setting ratio from the setting condition storage unit 22. The position control deceleration calculating unit 35 calculates the position control deceleration by multiplying the maximum deceleration by the margin setting ratio.

切換速度算出部36は、モータ11aの駆動制御を速度制御から位置制御に切り換えるタイミングを規定する第二制御速度を算出するものである。図5に示すように、高速領域から減速度にマージンを持たせてしまうと、わずかなマージンでも停止までにかかる時間が増大し、無駄が発生してしまう。そこで、切換速度算出部36は、できるだけ最大トルクで減速させる時間を確保しつつ、かつ、確実に停止位置で停止しうるような切り換えタイミングを特定するようになっている。   The switching speed calculation unit 36 calculates a second control speed that defines the timing for switching the drive control of the motor 11a from the speed control to the position control. As shown in FIG. 5, if a margin is given to the deceleration from the high speed region, the time required to stop increases even with a slight margin, and waste occurs. Therefore, the switching speed calculation unit 36 specifies the switching timing that can surely stop at the stop position while securing the time for deceleration with the maximum torque as much as possible.

具体的には、切換速度算出部36は、最大減速度確定部34によって確定された最大減速度と、設定条件記憶部22に記憶されている第一制御速度、マージン設定用比率および位置制御時間と、モータ状態算出部33によって算出された差分値とに基づいて、最大減速度での移動距離と位置制御用減速度での移動距離との和が最小となる速度を第二制御速度として算出するようになっている。   Specifically, the switching speed calculation unit 36 determines the maximum deceleration determined by the maximum deceleration determination unit 34, the first control speed, the margin setting ratio, and the position control time stored in the setting condition storage unit 22. And the speed at which the sum of the movement distance at the maximum deceleration and the movement distance at the position control deceleration is minimized is calculated as the second control speed based on the difference value calculated by the motor state calculation unit 33. It is supposed to be.

ここで、第二制御速度の算出方法について具体的に説明する。図6に示すように、第一制御速度ωから第二制御速度ωまでは、最大減速度aで時間tをかけて減速し、第二制御速度ωから停止するまでは、位置制御用減速度aで時間tをかけて減速した場合、以下の式(a)〜(d)が成り立つ。
=(ω+ω)t/2:aで減速したときの移動距離 …式(a)
=ω/2:aで減速したときの移動距離 …式(b)
ω=a+a …式(c)
ω=a …式(d)
Here, the calculation method of the second control speed will be specifically described. As shown in FIG. 6, from the first control speed ω 1 to the second control speed ω 2 , the vehicle is decelerated over the time t 1 at the maximum deceleration a 1 and until it stops from the second control speed ω 2 . When the vehicle is decelerated over time t 2 with the position control deceleration a 2 , the following equations (a) to (d) hold.
S 1 = (ω 1 + ω 2) t 1/2: the moving distance ... formula at the time of deceleration in a 1 (a)
S 2 = ω 2 t 2/ 2: the moving distance ... formula at the time of deceleration in a 2 (b)
ω 1 = a 1 t 1 + a 2 t 2 Formula (c)
ω 2 = a 2 t 2 Formula (d)

また、停止するまでの移動距離は、現在位置と停止位置との差分値Lおよびモータ11aの回転数nを用いてL+2πnと表されるから、上記式(a)〜(d)より、以下の式(e)が成り立つ。
+S=ω/2+ω(t+t)/2=L+2πn …式(e)
さらに、上述したマージン設定用比率Xおよび位置制御時間Tのマージンパラメータを用いて以下の関係式(f),(g)が成り立つ。
=aX …式(f)
≧T …式(g)
Further, since the moving distance until stopping is expressed as L + 2πn using the difference value L between the current position and the stopping position and the rotation speed n of the motor 11a, the following formulas (a) to (d) Equation (e) holds.
S 1 + S 2 = ω 1 t 1/2 + ω 2 (t 1 + t 2) / 2 = L + 2πn ... formula (e)
Further, the following relational expressions (f) and (g) are established by using the margin setting ratio X and the margin parameters of the position control time T described above.
a 2 = a 1 X Formula (f)
t 2 ≧ T Equation (g)

以上において、上記式(c),(d)より導出される、t=(ω−ω)/aおよびt=ω/aを、上記式(e)に代入すると、下記式(h)が成り立つ。
ω (1/2a−1/2a)+ω /2a=L+2πn …式(h)
よって、上記式(h)および上記式(f)により、第二制御速度ωについては、下記式(1)が導出される。
ω=√[{X/(1−X)}・{2a(L+2πn)−ω }] …式(1)
In the above, when t 1 = (ω 1 −ω 2 ) / a 1 and t 2 = ω 2 / a 2 derived from the above formulas (c) and (d) are substituted into the above formula (e), The following formula (h) holds.
ω 2 2 (1 / 2a 2 −1 / 2a 1 ) + ω 1 2 / 2a 1 = L + 2πn Formula (h)
Therefore, the following formula (1) is derived for the second control speed ω 2 by the above formula (h) and the above formula (f).
ω 2 = √ [{X / (1-X)} · {2a 1 (L + 2πn) −ω 1 2 }] Formula (1)

ここで、上記式(1)のルート(根号)の中が正の数であるためには、下記式(i)を満たす必要がある。
n≧(ω /2a−L)/2π …式(i)
一方、上記式(d),(f),(g)より、マージンに対する制限として、下記式(j)が成り立つ。
ω≧aT=aXT …式(j)
よって、上記式(i)および上記式(j)により、モータ11aが停止するまでに必要な回転数nについては、下記式(2)が導出される。
n≧〔[ω +{(1−X)/X}(aXT)]/2a−L〕/2π …式(2)
Here, in order for the route (root) in the above formula (1) to be a positive number, the following formula (i) needs to be satisfied.
n ≧ (ω 1 2 / 2a 1 −L) / 2π Formula (i)
On the other hand, from the above formulas (d), (f), and (g), the following formula (j) holds as a restriction on the margin.
ω 2 ≧ a 2 T = a 1 XT Equation (j)
Therefore, the following equation (2) is derived for the rotational speed n required until the motor 11a stops by the above equation (i) and the above equation (j).
n ≧ [[ω 1 2 + {(1−X) / X} (a 1 XT) 2 ] / 2a 1 −L] / 2π Formula (2)

すなわち、切換速度算出部36は、下記式(2)を満たすモータ11aが停止するまでに必要な回転数nの最小値を用いて、下記式(1)によって第二制御速度ωを算出するようになっている。
ω=√[{X/(1−X)}・{2a(L+2πn)−ω }] …式(1)
n≧〔[ω +{(1−X)/X}(aXT)]/2a−L〕/2π …式(2)
ただし、各記号は以下を表す。
ω:第一制御速度(ベース回転速度)
ω:第二制御速度(切換速度)
:最大減速度
n:モータが停止するまでに必要な回転数
L:現在位置と停止位置との差分値
X:マージン設定用比率
T:位置制御時間
That is, the switching speed calculation unit 36 calculates the second control speed ω 2 by the following formula (1) using the minimum value of the rotation speed n necessary until the motor 11a satisfying the following formula (2) stops. It is like that.
ω 2 = √ [{X / (1-X)} · {2a 1 (L + 2πn) −ω 1 2 }] Formula (1)
n ≧ [[ω 1 2 + {(1−X) / X} (a 1 XT) 2 ] / 2a 1 −L] / 2π Formula (2)
However, each symbol represents the following.
ω 1 : First control speed (base rotation speed)
ω 2 : Second control speed (switching speed)
a 1 : Maximum deceleration n: Number of rotations required until the motor stops L: Difference value between current position and stop position X: Margin setting ratio T: Position control time

位置決め完了判定部37は、モータ11aの位置決めが完了したか否かを判定するものである。本実施形態において、位置決め完了判定部37は、設定条件記憶部22に記憶されている停止位置、位置決め条件および停止判定速度を参照し、位置情報取得部32によって取得された位置情報(現在位置)が、当該停止位置に対して許容誤差範囲内にあるか否か、およびモータ状態算出部33によって算出された現在速度が、当該停止判定速度以下であるか否かを判定する。そして、位置決め完了判定部37は、現在位置が停止位置に対して許容誤差範囲内であり、かつ、現在速度が停止判定速度以下である場合のみ、位置決めが完了したと判定するようになっている。   The positioning completion determination unit 37 determines whether or not the positioning of the motor 11a has been completed. In the present embodiment, the positioning completion determination unit 37 refers to the stop position, the positioning condition, and the stop determination speed stored in the setting condition storage unit 22, and the position information (current position) acquired by the position information acquisition unit 32. Is within an allowable error range with respect to the stop position, and it is determined whether the current speed calculated by the motor state calculation unit 33 is equal to or less than the stop determination speed. The positioning completion determination unit 37 determines that the positioning is completed only when the current position is within an allowable error range with respect to the stop position and the current speed is equal to or less than the stop determination speed. .

位置制御用減速度調整部38は、位置検出手段11bによる測定誤差を吸収するように位置制御用減速度を調整するものである。本実施形態において、位置制御用減速度調整部38は、減速制御部39が、第二制御速度よりも小さい速度でモータ11aを減速制御している間、最新の位置情報に基づいて位置制御用減速度を調整する。   The position control deceleration adjusting unit 38 adjusts the position control deceleration so as to absorb the measurement error caused by the position detecting means 11b. In the present embodiment, the position control deceleration adjustment unit 38 is used for position control based on the latest position information while the deceleration control unit 39 performs deceleration control of the motor 11a at a speed smaller than the second control speed. Adjust the deceleration.

具体的には、図7に示すように、第二制御速度よりも小さい速度ωでモータ11aを減速制御している時点において、停止位置までの残りの移動距離Sを時間tをかけて減速する場合、上記式(b)と同様、下記式(k)が成り立つ。
=ω/2 …式(k)
また、当該時点において、位置制御用減速度aで減速している場合、速度ωについては、上記式(d)と同様、下記式(l)が成り立つ。
ω=a …式(l)
よって、上記式(k),(l)により、以下の式(m)が導出される。
=ω /2a …式(m)
Specifically, as shown in FIG. 7, at the time when the small speed omega 3 than the second control speed is decelerating controls the motor 11a, multiplied by t 3 the remaining moving distance S 3 to the stop position Time When the vehicle decelerates, the following equation (k) holds as in the above equation (b).
S 3 = ω 3 t 3/ 2 ... formula (k)
Further, when the vehicle is decelerating at the position control deceleration a 2 at that time, the following equation (1) is established for the velocity ω 3 , as in the equation (d).
ω 3 = a 2 t 3 Formula (l)
Therefore, the following formula (m) is derived from the above formulas (k) and (l).
S 3 = ω 3 2 / 2a 2 Formula (m)

以上より、位置制御用減速度調整部38は、位置制御を実行している間、最新の位置情報に基づいて、モータ状態算出部33によって算出された残りの移動距離Sおよび速度ωを取得し、上記式(m)が成立するか否かを常時監視する。そして、上記式(m)が成り立たなくなったとき(S≠ω /2aとなったとき)は、位置制御用減速度aのままでは停止位置に停止できないことを意味するから、位置制御用減速度の調整が必要と判断し、上記式(m)を変形した下記式(n)により調整後の位置制御用減速度aを算出する。
=ω /2S …式(n)
そして、位置制御用減速度調整部38は、当該調整後の位置制御用減速度aを減速制御部39へ指示するようになっている。
As described above, the position control deceleration adjustment unit 38 calculates the remaining movement distance S 3 and the speed ω 3 calculated by the motor state calculation unit 33 based on the latest position information while performing the position control. It is acquired and constantly monitored whether or not the above formula (m) is established. When the above formula (m) is not satisfied (when S 3 ≠ ω 3 2 / 2a 2 ), it means that the position control deceleration a 2 cannot be stopped at the stop position. It determines that require adjustment of the position control deceleration, and calculates the position control deceleration a 3 after adjustment by the above formula the following equation obtained by modifying (m) (n).
a 3 = ω 3 2 / 2S 3 Formula (n)
Then, the position control deceleration adjusting unit 38 is adapted to indicate the position control deceleration a 3 after the adjustment to the deceleration control unit 39.

なお、上述した位置制御用減速度の調整に際し、仮に大きな外乱等の発生により、調整後の位置制御用減速度aが、最大減速度aよりも大きくなってしまった場合、オーバーシュートが発生する等、所望の制御が不能となってしまうおそれがある。そこで、上記のような場合(a>a)には、位置制御用減速度調整部38が、マージン設定用比率Xを適宜低減させ、再設定するようにしてもよい。例えば、マージン設定用比率Xが95%に設定されていた場合には、90%にすることで上記のような場合が回避される。 When adjusting the above-described deceleration for position control, if the post-adjustment position control deceleration a 3 becomes larger than the maximum deceleration a 1 due to the occurrence of a large disturbance or the like, an overshoot occurs. There is a risk that the desired control may become impossible, for example. Therefore, in the above case (a 3 > a 1 ), the position control deceleration adjusting unit 38 may appropriately reduce the margin setting ratio X and reset it. For example, when the margin setting ratio X is set to 95%, the above case is avoided by setting it to 90%.

減速制御部39は、モータ11aに駆動信号を出力し減速制御を実行するものである。本実施形態において、減速制御部39は、モータ状態算出部33によって算出されたモータ11aの現在速度を常時監視する。そして、図3に示すように、モータ11aの速度が第二制御速度よりも大きいうちは最大トルクで減速制御(速度制御)するとともに、モータ11aの速度が第二制御速度よりも小さくなった後には、位置制御用減速度算出部35によって算出された位置制御用減速度で減速制御(位置制御)を実行するようになっている。また、本実施形態において、減速制御部39は、位置制御用減速度調整部38によって位置制御用減速度が調整された場合には、当該調整後の位置制御用減速度aによって減速制御(位置制御)を実行するようになっている。 The deceleration control unit 39 outputs a drive signal to the motor 11a and executes deceleration control. In the present embodiment, the deceleration control unit 39 constantly monitors the current speed of the motor 11 a calculated by the motor state calculation unit 33. Then, as shown in FIG. 3, while the speed of the motor 11a is larger than the second control speed, deceleration control (speed control) is performed with the maximum torque, and after the speed of the motor 11a becomes smaller than the second control speed. Is configured to execute deceleration control (position control) with the position control deceleration calculated by the position control deceleration calculation unit 35. In the present embodiment, when the position control deceleration adjustment unit 38 adjusts the position control deceleration, the deceleration control unit 39 performs deceleration control ( 3) using the position control deceleration a 3 after the adjustment. Position control) is executed.

つぎに、本実施形態のモータ駆動制御装置1による作用について、図8のフローチャートを参照しつつ説明する。   Next, the operation of the motor drive control device 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

本実施形態のモータ駆動制御装置1によって工作機械11のモータ11aを制御し、所定の停止位置に位置決めを行う場合、まず、設定条件取得部31が、上位コントローラ10から出力された停止位置、位置決め条件、停止判定速度、第一制御速度、マージン設定用比率および位置制御時間からなる設定条件を取得し、設定条件記憶部22に保存する(ステップS1)。これにより、モータ駆動制御装置1が位置決めシーケンスへ移行し、位置決めが完了するまで、以降のステップS2〜S14の処理が所定の周期で繰り返される。   When the motor drive control device 1 according to the present embodiment controls the motor 11a of the machine tool 11 and performs positioning at a predetermined stop position, first, the setting condition acquisition unit 31 first outputs the stop position and positioning output from the host controller 10. A setting condition including the condition, stop determination speed, first control speed, margin setting ratio, and position control time is acquired and stored in the setting condition storage unit 22 (step S1). Thereby, the motor drive control device 1 shifts to the positioning sequence, and the processes of subsequent steps S2 to S14 are repeated at a predetermined cycle until the positioning is completed.

つぎに、位置情報取得部32が、位置検出手段11bによって検出された位置情報を取得すると(ステップS2)、モータ状態算出部33が、当該位置情報に基づいて、モータ11aの現在速度、減速度、および現在位置と停止位置との差分値を算出する(ステップS3)。これにより、モータ11aの現在の状態が把握される。   Next, when the position information acquisition unit 32 acquires the position information detected by the position detection unit 11b (step S2), the motor state calculation unit 33 performs the current speed and deceleration of the motor 11a based on the position information. And a difference value between the current position and the stop position is calculated (step S3). Thereby, the current state of the motor 11a is grasped.

つづいて、最大減速度確定部34は、モータ11aの現在速度が、第一制御速度よりも遅くなったか否かを監視する(ステップS4)。そして、当該現在速度が第一制御速度よりも遅くなった直後に(ステップS4:YES)、最大減速度が未だ確定していなければ(ステップS5:NO)、ステップS3で算出されていた減速度を最大減速度として確定する(ステップS6)。   Subsequently, the maximum deceleration determination unit 34 monitors whether or not the current speed of the motor 11a is slower than the first control speed (step S4). Then, immediately after the current speed becomes slower than the first control speed (step S4: YES), if the maximum deceleration has not yet been determined (step S5: NO), the deceleration calculated in step S3 Is determined as the maximum deceleration (step S6).

これにより、制御対象とするモータ11aに固有のベース回転速度(第一制御速度)を設定しておくだけで、モータ11aの最大減速度が特定される。また、後述するとおり、最大トルクでの減速中に最大減速度が確定されることとなるため、イナーシャ(回転慣性モーメント)の異なるワークのそれぞれに対しても、常に最適な減速が可能となる。   Thereby, the maximum deceleration of the motor 11a is specified only by setting a base rotation speed (first control speed) specific to the motor 11a to be controlled. As will be described later, since the maximum deceleration is determined during the deceleration with the maximum torque, the optimum deceleration can always be performed for each of the workpieces having different inertias (rotational inertia moments).

一方、モータ11aの現在速度が第一制御速度以上ある場合は(ステップS4:NO)、後述するステップS14へと処理が進められ、減速制御部39によって最大トルクで減速制御(速度制御)が実行される。また、ステップS5において、最大減速度が既に確定している場合には(ステップS5:YES)、後述するステップS9へと処理が進められる。   On the other hand, when the current speed of the motor 11a is equal to or higher than the first control speed (step S4: NO), the process proceeds to step S14 described later, and deceleration control (speed control) is executed by the deceleration control unit 39 with the maximum torque. Is done. In step S5, if the maximum deceleration has already been determined (step S5: YES), the process proceeds to step S9 described later.

ステップS6で最大減速度が確定されると、位置制御用減速度算出部35が、当該最大減速度にマージン設定用比率を掛け合わせて位置制御用減速度を算出する(ステップS7)。これにより、適切なマージン設定用比率を設定しておくことで、モータ11aが必ず安定して停止しうるような位置制御用減速度が算出される。   When the maximum deceleration is determined in step S6, the position control deceleration calculation unit 35 calculates the position control deceleration by multiplying the maximum deceleration by the margin setting ratio (step S7). Thereby, by setting an appropriate margin setting ratio, a deceleration for position control is calculated so that the motor 11a can always stop stably.

つづいて、切換速度算出部36が、最大減速度と、第一制御速度と、マージン設定用比率、位置制御時間と、差分値とに基づいて、最大減速度での移動距離と位置制御用減速度での移動距離との和が最小となる速度を第二制御速度として算出する(ステップS8)。これにより、最も少ない回転数でモータ11aを停止位置に停止しうるような、モータ11aの駆動制御を速度制御から位置制御に切り換えるのに最適なタイミングが特定される。   Subsequently, the switching speed calculation unit 36 determines the movement distance and the position control decrease at the maximum deceleration based on the maximum deceleration, the first control speed, the margin setting ratio, the position control time, and the difference value. The speed that minimizes the sum of the moving distances at the speed is calculated as the second control speed (step S8). As a result, the optimum timing for switching the drive control of the motor 11a from the speed control to the position control is specified so that the motor 11a can be stopped at the stop position with the smallest number of rotations.

また、本実施形態において、第二制御速度の算出には、マージン設定用比率および位置制御時間という二つのマージンパラメータが使用される。このため、位置検出手段11bによる計測誤差や外乱の影響があったとしても安定して制御でき、停止位置に位置決めできずに一回転多く回転させたり、オーバーシュートを防止できずに逆回転させる必要がない。また、各マージンパラメータの設定値は、ワークによって変更する必要がなく、直感的でもあるため設定や調整が極めて容易である。   In the present embodiment, the calculation of the second control speed uses two margin parameters, the margin setting ratio and the position control time. For this reason, even if there is a measurement error or disturbance due to the position detection means 11b, it can be stably controlled, and it is necessary to rotate it one turn without being positioned at the stop position, or to reversely rotate without preventing overshoot. There is no. In addition, the setting values of the margin parameters do not need to be changed depending on the work, and are intuitive and easy to set and adjust.

つぎに、位置決め完了判定部37が、停止位置、位置決め条件、停止判定速度、位置情報(現在位置)および現在速度に基づいて、モータ11aの位置決めが完了したか否かを判定する(ステップS9)。その判定の結果、位置決めが完了した場合には(ステップS9:YES)、当該停止位置を保持し続けた状態で(ステップS15)、本シーケンスを終了する。   Next, the positioning completion determination unit 37 determines whether the positioning of the motor 11a is completed based on the stop position, the positioning condition, the stop determination speed, the position information (current position), and the current speed (step S9). . As a result of the determination, when the positioning is completed (step S9: YES), this sequence is terminated while the stop position is kept (step S15).

一方、位置決めが完了していなければ(ステップS9:NO)、減速制御部39が、モータ11aの現在速度が、第二制御速度よりも遅くなったか否かを監視する(ステップS10)。そして、モータ11aの速度が第二制御速度よりも大きいうちは(ステップS10:NO)、最大トルクで減速制御(速度制御)する(ステップS14)。このため、最大トルクでの減速時間ができるだけ確保され、位置制御へ切り換える前までは迅速に減速されるため、位置決め完了までの時間が短縮される。   On the other hand, if the positioning has not been completed (step S9: NO), the deceleration control unit 39 monitors whether or not the current speed of the motor 11a is slower than the second control speed (step S10). Then, while the speed of the motor 11a is larger than the second control speed (step S10: NO), deceleration control (speed control) is performed with the maximum torque (step S14). For this reason, the deceleration time at the maximum torque is ensured as much as possible, and the vehicle is quickly decelerated before switching to position control, so the time until the positioning is completed is shortened.

一方、モータ11aの速度が第二制御速度よりも小さくなると(ステップS10:YES)、位置制御用減速度調整部38が、位置制御用減速度の調整が必要か否かを判定する(ステップS11)。そして、調整が必要であれば(ステップS11:YES)、位置制御用減速度調整部38が、新たな位置制御用減速度を算出して調整を行う(ステップS12)。   On the other hand, when the speed of the motor 11a is smaller than the second control speed (step S10: YES), the position control deceleration adjusting unit 38 determines whether or not the position control deceleration needs to be adjusted (step S11). ). If adjustment is necessary (step S11: YES), the position control deceleration adjusting unit 38 calculates and adjusts a new position control deceleration (step S12).

これにより、位置検出手段11bの計測誤差等に起因して、停止位置で停止できないような位置制御用減速度が設定されていたとしても、位置制御時間によってマージンが確保されているため、最低でも位置制御時間の間は位置制御が実行される。このため、最新の位置情報に基づいて、確実に停止位置で停止できるように位置制御用減速度が適宜調整される。   As a result, even if a position control deceleration that cannot be stopped at the stop position due to a measurement error of the position detection means 11b is set, a margin is secured by the position control time. Position control is performed during the position control time. Therefore, based on the latest position information, the position control deceleration is adjusted as appropriate so that the vehicle can be reliably stopped at the stop position.

つづいて、減速制御部39は、位置制御用減速度が調整されなければ(ステップS11:NO)、ステップS7で算出された位置制御用減速度で減速制御(位置制御)を実行する(ステップS13)。また、位置制御用減速度が調整された場合は(ステップS11:YES)、当該調整後の位置制御用減速度によって減速制御(位置制御)を実行する(ステップS13)。   Subsequently, if the deceleration for position control is not adjusted (step S11: NO), the deceleration control unit 39 executes deceleration control (position control) with the deceleration for position control calculated in step S7 (step S13). ). Further, when the position control deceleration is adjusted (step S11: YES), deceleration control (position control) is executed using the adjusted position control deceleration (step S13).

これにより、マージンが設定された位置制御用減速度で位置制御されるため、モータ11aの位置決め動作における安定性が向上する。また、位置制御時間によって予めマージンを確保することで、モータ11aが必ず停止位置で停止するため、モータ11aの位置決め動作における確実性が向上する。さらに、設定された位置制御時間を超えて駆動されることがないため、停止するまでの時間に想定外の無駄が発生しない。   As a result, the position control is performed at the position control deceleration with the margin set, so that the stability in the positioning operation of the motor 11a is improved. Further, by securing a margin in advance according to the position control time, the motor 11a always stops at the stop position, so that the reliability in the positioning operation of the motor 11a is improved. Furthermore, since it is not driven beyond the set position control time, unexpected waste does not occur in the time until stopping.

以上のステップS2〜S14の処理は、ステップS9で位置決めが完了したと判定されない限り、所定の周期で繰り返される。   The processes in steps S2 to S14 are repeated at a predetermined cycle unless it is determined in step S9 that the positioning has been completed.

以上のような本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
1.速度制御から位置制御への切り換えタイミングを最適化することにより、できるだけ少ない回転数で迅速かつ確実にモータ11aを所定の停止位置に停止させることができる。
2.マージン設定用比率および位置制御時間という二つのマージンパラメータを用いた第二制御速度を切り換えタイミングとするため、計測誤差や外乱の影響があったとしても必ず安定して停止位置に位置決めすることができる。
3.マージン設定用比率および位置制御時間は、ワークによって変更する必要がなく、直感的でもあるため簡単に設定や調整を行うことができる。
4.位置制御において、位置制御用減速度を調整できるため、計測誤差等があったとしても、確実に停止位置に停止することができる。
According to the present embodiment as described above, the following effects can be obtained.
1. By optimizing the switching timing from the speed control to the position control, the motor 11a can be stopped at a predetermined stop position quickly and reliably with as few revolutions as possible.
2. Since the second control speed using the two margin parameters, the margin setting ratio and the position control time, is used as the switching timing, even if there is an influence of measurement error or disturbance, it is possible to always stably position the stop position. .
3. The margin setting ratio and the position control time do not need to be changed depending on the workpiece, and are intuitive and can be easily set and adjusted.
4). In position control, since the deceleration for position control can be adjusted, even if there is a measurement error or the like, it is possible to reliably stop at the stop position.

また、本発明に係るモータ駆動制御装置1の動作と、上述した特許文献1の動作とを比較すると、誤差が全くなく理論通りに停止位置で停止できた場合には、特許文献1の方が早く停止できる場合も存在しうる。しかしながら、現実的には、図9に示すように、特許文献1では、低速領域においても最大減速度に近い減速度のままで減速するため、多くの場合では計測誤差等により、停止位置で停止できず、さらに一回転させることとなる。   Further, when the operation of the motor drive control device 1 according to the present invention is compared with the operation of Patent Document 1 described above, if there is no error and the motor can be stopped at the stop position as theoretically, Patent Document 1 is better. There may be cases where it can be stopped quickly. However, in reality, as shown in FIG. 9, in Patent Document 1, since deceleration is performed while maintaining a deceleration close to the maximum deceleration even in a low speed region, in many cases, the vehicle stops at a stop position due to a measurement error or the like. It cannot be done, and one more rotation is required.

これに対し、本発明に係るモータ駆動制御装置1の動作によれば、上述したとおり、第二制御速度までは最大トルクで減速するため、停止するまでの時間が短縮される。また、第二制御速度以下では、マージンを持たせた位置制御用減速度で減速するため安定性が高く、最低でも位置制御時間の間は位置制御を行うため、必ず停止位置で停止できるという作用効果を奏し、現実的かつ理想的な制御結果が得られる。   On the other hand, according to the operation of the motor drive control device 1 according to the present invention, as described above, since the motor is decelerated with the maximum torque up to the second control speed, the time until stopping is shortened. In addition, at the second control speed or less, the vehicle is highly stable because it decelerates at a position control deceleration with a margin, and the position control is performed at least during the position control time, so that it can always stop at the stop position. It is effective and a realistic and ideal control result can be obtained.

なお、本発明に係るモータ駆動制御装置1およびこれを備えた工作機械11は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。   The motor drive control device 1 and the machine tool 11 including the motor drive control device 1 according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.

例えば、上述した本実施形態では、数値制御装置の一機能としてモータ駆動制御装置1を実現させているが、この構成に限定されるものでない。すなわち、数値制御装置とは別個独立に、モータ駆動制御装置1を設けてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the motor drive control device 1 is realized as one function of the numerical control device, but is not limited to this configuration. That is, the motor drive control device 1 may be provided independently of the numerical control device.

1 モータ駆動制御装置
1a モータ駆動制御プログラム
2 記憶手段
3 演算処理手段
10 上位コントローラ
11 工作機械
11a モータ
11b 位置検出手段
21 プログラム記憶部
22 設定条件記憶部
31 設定条件取得部
32 位置情報取得部
33 モータ状態算出部
34 最大減速度確定部
35 位置制御用減速度算出部
36 切換速度算出部
37 位置決め完了判定部
38 位置制御用減速度調整部
39 減速制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor drive control apparatus 1a Motor drive control program 2 Memory | storage means 3 Arithmetic processing means 10 Host controller 11 Machine tool 11a Motor 11b Position detection means 21 Program storage part 22 Setting condition storage part 31 Setting condition acquisition part 32 Position information acquisition part 33 Motor State calculation section 34 Maximum deceleration determination section 35 Position control deceleration calculation section 36 Switching speed calculation section 37 Positioning completion determination section 38 Position control deceleration adjustment section 39 Deceleration control section

Claims (4)

モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置であって、
位置検出手段によって検出された前記モータの位置情報に基づいて、前記モータの現在速度、前記モータの減速度、および現在位置と停止位置との差分値を算出するモータ状態算出部と、
前記モータの最大減速度にマージン設定用比率を掛け合わせて位置制御用減速度を算出する位置制御用減速度算出部と、
前記最大減速度と、前記最大減速度が算出されるタイミングにおけるモータ速度を示す第一制御速度と、前記差分値と、前記マージン設定用比率と、前記位置制御用減速度で駆動制御する時間の最小値として設定される位置制御時間とに基づいて、前記最大減速度での移動距離と前記位置制御用減速度での移動距離との和が最小となる速度を、前記モータの駆動制御を速度制御から位置制御に切り換える第二制御速度として算出する切換速度算出部と、
前記モータの速度が前記第二制御速度よりも大きいうちは最大トルクで減速制御するとともに、前記モータの速度が前記第二制御速度よりも小さくなった後には前記位置制御用減速度で減速制御を実行する減速制御部と、
を有する、モータ駆動制御装置。
A motor drive control device for controlling the drive of a motor,
A motor state calculation unit that calculates a current value of the motor, a deceleration of the motor, and a difference value between the current position and the stop position based on the position information of the motor detected by the position detection unit;
A position control deceleration calculating unit that calculates a position control deceleration by multiplying a margin setting ratio by the maximum deceleration of the motor;
The maximum deceleration, the first control speed indicating the motor speed at the timing at which the maximum deceleration is calculated, the difference value, the margin setting ratio, and the time for drive control with the position control deceleration. Based on the position control time set as the minimum value, the speed at which the sum of the moving distance at the maximum deceleration and the moving distance at the position control deceleration is minimized, and the drive control of the motor is speeded up. A switching speed calculation unit for calculating as a second control speed for switching from control to position control;
While the motor speed is higher than the second control speed, the deceleration control is performed with the maximum torque, and after the motor speed becomes lower than the second control speed, the deceleration control is performed with the position control deceleration. A deceleration control unit to be executed;
A motor drive control device.
前記切換速度算出部は、下記式(2)を満たす前記モータが停止するまでに必要な回転数nの最小値を用いて、下記式(1)によって前記第二制御速度ωを算出する、請求項1に記載のモータ駆動制御装置;
ω=√[{X/(1−X)}・{2a(L+2πn)−ω }] …式(1)
n≧〔[ω +{(1−X)/X}(aXT)]/2a−L〕/2π …式(2)
ただし、各記号は以下を表す。
ω:第一制御速度(ベース回転速度)
ω:第二制御速度(切換速度)
:最大減速度
n:モータが停止するまでに必要な回転数
L:現在位置と停止位置との差分値
X:マージン設定用比率
T:位置制御時間
The switching speed calculation unit calculates the second control speed ω 2 according to the following formula (1) using the minimum value of the rotation speed n required until the motor satisfying the following formula (2) stops. The motor drive control device according to claim 1;
ω 2 = √ [{X / (1-X)} · {2a 1 (L + 2πn) −ω 1 2 }] Formula (1)
n ≧ [[ω 1 2 + {(1−X) / X} (a 1 XT) 2 ] / 2a 1 −L] / 2π Formula (2)
However, each symbol represents the following.
ω 1 : First control speed (base rotation speed)
ω 2 : Second control speed (switching speed)
a 1 : Maximum deceleration n: Number of rotations required until the motor stops L: Difference value between current position and stop position X: Margin setting ratio T: Position control time
前記減速制御部が、前記第二制御速度よりも小さい速度で前記モータを減速制御している間、最新の前記位置情報に基づいて前記位置制御用減速度を調整する位置制御用減速度調整部を有する、請求項1または請求項2に記載のモータ駆動制御装置。   A position control deceleration adjustment unit that adjusts the position control deceleration based on the latest position information while the deceleration control unit performs deceleration control of the motor at a speed smaller than the second control speed. The motor drive control device according to claim 1, comprising: 請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ駆動制御装置を備えてなる工作機械。   A machine tool comprising the motor drive control device according to any one of claims 1 to 3.
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