JP4075803B2 - モータの制御装置 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、工作機械を駆動する主軸モータ等に適用されるモータ制御装置に関するものである。
背景技術
従来のモータ制御装置を第８図によって説明する。第８図は、速度ループから位置ループへの切換え手段を有するモータ制御装置のブロック図である。
第８図において、モータ制御装置１は、モータ１８の位置指令信号θｒ、速度指令信号Ｖｒｖをそれぞれ発生させる位置指令発生器２、速度指令発生器４からなる指令発生部と、モータ１８の位置検出信号θｓ、速度検出信号Ｖｓを検出する検出部と、モータ１８を速度ループから位置ループの制御に切換えるスイッチ部と、位置指令信号θｒと位置検出信号θｓとの差となる位置偏差θｅ等とに基づいてモータ１８を制御する制御部とから成っている。
検出部は、モータ１８の回転位置としての位置検出信号θｓを検出するエンコーダ２０と、入力された位置検出信号θｓにより速度検出信号Ｖｓを発生する速度検出器２２とから成っている。スイッチ部は、速度指令発生器４の出力端子ａと位置制御器８の出力端子ｂとを切換えると共に、減算器１０にｃ端子が接続されたスイッチＳＷｖと、位置指令発生器２の出力及び減算器６の入力に接続されたスイッチＳＷｐとから成っている。
制御部は、位置検出信号θｓと位置指令信号θｒとの差となる位置偏差θｅを求める減算器６と、入力された位置偏差θｅに基づいて速度指令Ｖｒを発生すると共に、位置ゲインＫｐを有する位置制御器８と、速度指令信号Ｖｒ（Ｖｒｖ）と速度検出信号Ｖｓとの差となる速度偏差Ｖｅを求める減算器１０と、入力された速度偏差Ｖｅに基づいて電流指令信号Ｉｒを発生する速度制御器１２と、入力された電流指令信号Ｉｒが予め定められた電流値ＩｒＬを越えると、制限された電流指令信号ＩｒＬを出力する電流制限器１５と、電流指令信号ＩｒＬに基づく電流をモータ１８に流す電流制御器１６とを備えている。
ここで、電流制限器１５により電流指令信号Ｉｒを制限するのは、モータ１８が定出力特性を有するからである。定出力特性を有するのは、例えばＮＣ工作機械の主軸に用いられるモータ１８は、回転数が数万回転（１／ｍｉｎ）にも達するので、定トルク特性とすると、出力が膨大になるので、数千回転数（１／ｍｉｎ）から定出力特性を有するようにしている。
このように構成されたモータ制御装置１は、運転開始前にスイッチＳＷｐを開放し、スイッチＳＷｖをａ端子側に投入しておいて、運転開始指令により速度指令発生器４から発生した速度指令信号Ｖｒｖを減算器１０に入力し、減算器１０が速度指令信号Ｖｒｖと速度検出信号Ｖｓとの差となる速度偏差Ｖｅを求め、速度偏差Ｖｅによりモータ１８を速度制御する。
やがて、モータ１８が一定速速度から減速に移行すると、スイッチＳＷｐを開放から閉成して、モータ１８を所定の速度まで減速し、低速度で一定走行させながら、速度指令発生器４からの速度指令信号Ｖｒｖと位置制御器８からの速度指令信号Ｖｒとが一致することを確認した後、スイッチＳＷｖをａ端子からｂ端子側に投入して速度指令信号Ｖｒによりモータ１８を位置ループにより制御している。
しかしながら、モータ制御装置１は、上記のように速度ループから位置ループの制御に切換えていたが、スイッチＳＷｖのａ端子からｂ端子側に投入するタイミング等の制御が煩雑であるという問題点があった。
かかる問題点を解決するのに、運転開始前にスイッチＳＷｐを閉成すると共に、スイッチＳＷｖをｂ端子側に投入して位置指令発生器２からの位置指令信号θｒのみでモータ１８を駆動することが考えられるが、電流制限器１５の電流制限が動作し、モータ１８の加速度が低下して位置偏差θｅが広がり、電流制限器１５の電流制限が解除されると、大きな位置偏差θｅに基づいてモータ１８が動作するので、モータ１８の加速度がオーバーシュートするという問題点があった。
発明の開示
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、位置ループによりモータを制御して、電流制限器により電流指令が制限されても、位置偏差が拡大しないモータ制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係るモータ制御装置は、被制御対象を駆動するモータの回転位置を位置検出信号として検出する位置検出手段と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置検出信号との差となる位置偏差に基づいて前記モータを位置ループにより制御する制御手段とを備えたモータの制御装置であって、前記モータを加速又は減速させる原加速度指令信号を発生する加速度発生手段と、前記モータの電流指令信号が予め定められた値に達すると、前記電流指令信号を制限すると共に、制限信号をオフからオンする電流制限手段と、前記モータの制御装置、前記モータ、前記被制御対象の特性を含む等価な位置制御系のモデルを有すると共に、前記位置指令信号を前記モデルに入力することにより前記モータの回転位置をモデル位置信号として求めるモデル手段と、前記制限信号のオンにより前記モデル位置信号と前記位置検出信号との差となる補正位置偏差に基づいて第１の補正加速度信号を発生する補正加速度手段と、前記原加速度指令信号と前記第１の補正加速度信号との差となる加速度偏差に基づいて前記位置指令信号を発生する位置指令発生手段とを備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、制限信号がオンすると、モデル手段がモータの回転位置をモデル位置信号として求め、補正加速度手段が、モデル位置信号と位置検出信号との差に基づいて第１の補正加速度信号を発生し、位置指令発生手段が原加速度指令信号と第１の補正加速度信号との差となる加速度偏差に基づいて位置指令信号を発生する。
したがって、原加速度指令信号が第１の補正加速度信号により低下するので、電流制限手段がオンしても、位置指令信号と位置検出信号との差となる位置偏差が拡大しなくなる。このため、電流制限手段がオンからオフしても、オーバーシュートしにくいモータ制御装置を得ることができるという効果がある。
第２の発明に係るモータ制御装置は、第１の補正加速度信号の代りに、制限信号がオンからオフになることにより第１の補正加速度信号よりも低い第２の補正加速度信号を発生する加速度減少手段を、備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、電流制限手段がオンからオフに移行した際、第１の補正加速度信号よりも低い第２の補正加速度信号を発生するので、加速度偏差の変動が抑制される。したがって、電流制御手段が解除された初期のモータのオーバーシュートを抑制できるという効果がある。
第３の発明に係るモータ制御装置における加速度減少手段は、モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、加速度偏差に基づいて基準速度指令信号を発生する基準速度指令発生手段と、前記原速度指令信号と前記基準速度指令信号との差となる基準速度偏差を求める第２の減算手段と、前記基準速度偏差に基づいて前記第２の補正加速度信号を発生する変換手段と、を備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、加速度減少手段を簡易に構成できるという効果がある。
第４の発明に係るモータ制御装置は、モータが加速中の場合、第１の補正加速度信号αｓｅ＜０を満たすことにより、第１の補正加速度信号をゼロにすると共に、前記モータが減速中の場合、前記第１の補正加速度信号αｓｅ＞０を満たすことにより、前記第１の補正加速度信号をゼロにする第１の補正手段と、を備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、第１の補正加速度信号に所定の制限を設けたので、モータが加速中の場合には加速を継続し、モータが減速中の場合には減速を継続する。したがって、モータの加速度の変動を抑制できるという効果がある。
第５の発明に係るモータ制御装置は、モータが加速中の場合、第１の補正加速度信号αｓｅ、原加速度信号αａとすると、αｓｅ≧αａを満たすことにより、前記第１の補正加速度信号を前記原加速度信号以下にすると共に、前記モータが減速中の場合、αｓｅ＜αａを満たすことにより、前記第１の補正加速度信号を前記原加速度信号以下にする第２の補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、上記のように第１の補正加速度信号に適当な制限を加えたので、加速度偏差が原加速度信号より高くなることがない。したがって、モータの加速度又は減速度を確実に制御できるという効果がある。
第６の発明に係るモータ制御装置は、モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、第１及び第２の補正加速度信号に基づいて位置補正値の積算値となると共に、モータを駆動する積算位置補正信号を求める補正積算手段と、前記原速度指令信号がオフすることにより前記積算補正位置信号を発生する積算指令発生手段と、を備えことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、原速度指令信号がオフにより、第１及び第２の補正加速度信号に基づいて積算された積算位置補正信号に基づいてモータを駆動する。したがって、電流制限手段がオン動作しても、あたかも電流制限手段がオフ動作のように、原加速度指令信号に基づく位置指令にモータを位置決めできるという効果がある。
第７の発明に係るモータ制御装置は、モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、前記原速度指令信号がオフすると、前記モータを所定の回転位置に停止させる停止位置指令信号を発生する停止指令発生手段と、第１及び第２の補正加速度信号に基づいて前記モータの補正位置信号を求める補正位置手段と、前記停止位置指令信号と前記補正位置信号との和となると共に、前記モータを駆動して所定の位置に停止させる補正停止信号を求める加算手段と、を備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、停止制御手段は、停止位置指令信号と補正位置信号との和となる補正停止信号に基づいてモータを駆動して停止させるので、電流制限手段がオン動作しても、あたかも電流制限手段がオフ動作のようにモータを所望の位置に停止できるという効果がある。
例えば、停止指令発生手段における停止位置信号は、モータの一回転における所定の回転位置に停止させるものでも良く、補正位置手段は、補正加速度信号に基づいてモータの一回転内の補正位置信号を求めても良い。かかるモータ制御装置によれば、モータを一回転内における所望の位置に停止できるという効果がある。これによって、例えば、ＮＣ装置の主軸にモータを用いることで、モータの軸に直結された工具が所定の回転位置でしか着脱できないような場合でも、容易に工具を着脱できる。
第７の発明に係るモータ制御装置は、位置偏差値が予め定められた値に達すると、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とするものである。かかるモータ制御装置によれば、モデル位置信号と位置検出信号との差となる位置偏差値の異常を速やかに検出できるという効果がある。
発明を実施するための最良の形態
実施例１．
本発明の一実施例を第１図によって説明する。第１図は、一実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第１図中、第８図と同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。
第１図において、モータ制御装置１００は、位置指令信号θｒによりモータ１８を制御するモータ制御部３０と、電流指令信号Ｉｒが電流制限器１１５の予め定められた制限値を越えることにより電流制限が有効になると、適正な位置指令信号θｒを発生する補正位置指令手段と、後述する補正位置偏差θｓｅが予め定められた値を越えると、赤色発光ダイオード（図示せず）を点滅させたり、モータ１８を停止させたりする警報手段としての警報部２９０とを備えている。
なお、モータ１８には、駆動すべき被制御対象（図示せず）が連結されている。
モータ制御部３０は、電流指令信号Ｉｒを入力して電流制限信号ＩｒＬを出力する電流制限手段としての電流制限器１１５を備えており、電流制限器１１５は、速度制御器１２から入力された電流指令信号Ｉｒ＞電流制限値ＩｒＬの場合には、電流制限した電流制限信号ＩｒＬを電流制御器１６に出力すると共に、制限信号Ｌをオンする（以下、電流制限器１１５のオンという。）。一方、電流指令信号Ｉｒ≦電流制限値ＩｒＬの場合には、電流指令信号Ｉｒをそののまま電流制御器１６に出力すると共に、制限信号Ｌをオフ（以下、電流制限器１１５のオフという。）するように形成されている。
補正位置指令手段は、モデル位置信号θｍを発生するモデル手段としてのモデル位置発生部２２０と、積分器１０３から発生する原加速度指令信号αａを補正するために、モデル位置信号θｍと位置検出信号θｓとの差となる補正位置偏差θｓｅに基づいて第１の補正加速度信号αｓｅを発生する補正加速度発生部（補正加速度手段）２４０と、原加速度指令信号αａから補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを差し引いた加速度偏差αｒに基づいて位置指令信号θｒを発生する位置指令発生部（位置指令発生手段）２６０と、電流制限器１１５がオンからオフに移行時に加速度偏差αｒが急激な変化を抑制するための加速度制御部（加速度減少手段）２８０とを備えている。
モデル位置発生部２２０は、モータ制御部３０、モータ１８により駆動される被制御対象（図示せず）の特性を含む等価な位置制御系のモデルを有すると共に、位置指令信号θｒに基づいてモータ１８の回転位置（実位置）をモデル位置信号θｍとして求めるものである。上記モデルは種々あるが、簡易な例を説明する。
モータ１８の制御系、すなわち、モータ制御部３０、モータ１８により駆動される被制御対象（図示せず）は、速度ループの応答性が位置ループに比べて十分に速い。したがって、位置指令信号θｒ、位置ゲインＫｐ、積分器１／ｓを介してモータ１８の実位置θｓが発生する一次遅れ系と仮定できる。したがって、モデル位置発生部２２０は、位置指令信号θｒとモデル位置信号θｍとの差となる位置偏差θｅｍを求める減算器１２０と、入力された位置偏差θｅｍに基づいてモデル速度信号Ｖｍを発生すると共に、位置ゲインＫｐを有するゲイン器１２１と、入力されたモデル速度信号Ｖｍに基づいてモデル位置信号θｍを発生する積分器１２３とを備えている。
補正加速度発生部２４０は、位置検出手段としてのエンコーダ２０により検出された位置検出信号θｓとモデル位置信号θｍとの差となる位置偏差θｓｅを求める減算器１２５と、入力された位置偏差θｓｅに基づいて補正速度指令信号Ｖｓｅを発生すると共に、ゲインＫ１を有する変換器１２６と、入力された補正速度指令信号Ｖｓｅに基づいて補正加速度信号αｓｅを発生する微分器１２７と、電流制限器１１５がオンすることにより第３のフローチャートを実行してゼロ又は補正加速度信号αｓｅを出力する補正加速度制御器１３０とを備えている。
なお、補正加速度制御器１３０は、電流制限器１１５がオフの場合には、ゼロを出力している。
位置指令発生部２６０は、原速度指令信号Ｖａを発生する速度指令発生手段としての速度指令発生器１０１と、原速度指令信号Ｖａを入力して原加速度指令信号αａを発生する微分器１０３と、原加速度指令信号αａと補正加速度信号αｓｅとの差となる加速度偏差αｒを求める減算器１０４と、入力された加速度偏差αｒに基づいて基準速度指令信号Ｖｏを発生する積分器（基準速度指令発生手段）１０５と、入力された基準速度指令信号Ｖｏに基づいて位置指令信号θｒを発生する積分器１０７とを備えている。
なお、位置指令信号θｒが入力される減算器６（第１の減算手段）は、位置指令信号θｒと位置検出信号θｓとの差となる位置偏差θｅを求めるものである。
加速度制御部２８０は、原速度指令信号Ｖａと基準速度指令信号Ｖｏとの差となる基準速度偏差Ｖａｅを求める減算器（第２の減算手段）１０９と、入力された基準速度偏差Ｖａｅを加速度信号に変換すると共に、所定の値ｄで除算することにより補正加速度信号αｓｅよりも低い低加速度信号（第２の補正加速度信号）αｄを発生する除算器（変換手段）１１１と、一端が除算器１１１の出力に接続されて、他端が減算器１３１に接続されると共に、電流制限器１１５のオン・オフ動作と反転の関係で動作するスイッチＳＬａと備え、電流制限器１１５がオンからオフになると、スイッチＳＬａがオフ（開放）からオン（閉成）することにより除算器１１１から低加速度信号αｄを発生して電流制限器１１５がオフからオンに復帰後に加速度偏差αｒが急激に変動しないように構成されている。
なお、減算器１３１は、スイッチＳＬａ、補正加速度制御器１３０の動作により低加速度信号αｄ又は補正加速度信号αｓｅを選択的に減算器１０４に加えるものである。
補正加速度制御器１３０は、電流制限器１１５のオンにより原則として入力された補正加速度信号αｓｅをそのまま出力し、電流制限器１１５のオフによりゼロを出力するものである。しかしながら、補正加速度制御器１３０は、第２図に示すように入力された補正加速度信号αｓｅをそのまま出力することが適当でないことがあるので、以下のように第１、第２の補正手段により補正した補正加速度信号αｓｅを出力する。
第１の補正手段は、モータ１８が加速中（減速中）に求められた補正加速度信号αｓｅ≧０（αｓｅ＜０）でなければ、原加速度指令信号αａに補正加速度信号αｓｅが加算されて原加速度指令信号αａよりも加速度偏差αｒが高くなるので適切でない。このため、補正加速度信号αｓｅをゼロとしてモータ１８の加速度指令（減速度指令）となる加速度偏差αｒが原加速度指令信号αａよりも高くならないようにするものである。
第２の補正手段は、モータ１８が加速中（減速中）に求められた補正加速度信号αｓｅ≧αａ（αｓｅ＜αａ）であれば、モータ１８の加速度指令（減速度指令）となる加速度偏差αｒがマイナス（プラス）、すなわち、減速度指令（加速度指令）となるので、補正加速度信号αｓｅを原加速度指令信号αａと等しくして出力することによりモータ１８の加速度指令（減速度指令）となる加速度偏差αｒを最小値αｍｉｎとしてゼロとするものである。したがって、モータ１８の加速度指令（減速度指令）は、原加速度指令信号αａからゼロまでの許容加速度範囲αｘで加速されることになる。
上記のように構成されたモータ制御装置の動作を第１図乃至第３図によって説明する。いま、時間ｔ０で速度指令発生器１０１から原速度指令信号Ｖａが微分器１０３を介して原加速度指令信号αａを発生し、電流制限器１１５がオフであるので、補正加速度制御器１３０の出力がゼロになっている。
一方、加速度制御部２８０は、電流制限器１１５がオフのため、スイッチＳＬａがオンしている状態において、基準速度信号Ｖｏと原速度指令信号Ｖａとが等しいので、減算器１０９の出力となる基準速度偏差Ｖａｅがゼロになっている。よって、除算器１１１からゼロを出力している。したがって、減算器１３１は、補正加速度制御器１３０の出力がゼロで、低加速度信号αｄがゼロもあるので、減算器１０４にゼロを入力する。減算器１０４が原加速度指令信号αａをそのまま加速度偏差αｒとして積分器１０５に入力し、積分器１０５、１０７を介して位置指令信号θｒを発生する。
モデル位置発生部２２０は、位置指令信号θｒに基づいてゲイン器１２１、積分器１２３を介してモデル位置信号θｍを発生し、減算器１２５がモデル位置指令信号θｍと位置検出信号θｓとの差となる補正位置偏差θｓｅを求め、変換器１２６、微分器１２７を介して補正加速度信号αｓｅを補正加速度制御器１３０に入力する。
減算器６は、位置指令信号θｒと位置検出信号θｓとの差となる位置偏差θｅを求め、位置制御器８は、位置偏差θｅに基づいて速度指令信号Ｖｒを発生する。減算器１０は、速度指令信号Ｖｒから速度検出信号Ｖｓを減算した速度偏差Ｖｅを速度制御器１２に入力する。速度制御器１２は、速度偏差Ｖｅに基づいて電流指令信号Ｉｒを発生する。電流制限器１１５は、オフしているので、電流指令信号Ｉｒを電流制限信号ＩｒＬとして電流制御器１６に入力する。電流制御器１６は、電流指令信号ＩｒＬに基づいてモータ１８に所望の電流を流して駆動する。
ここで、モータ制御装置１００の位置ループは、位置指令信号θｒを減算器６に入力し、減算器６が位置偏差θｅを求めて、位置偏差θｅに基づいて位置制御器８→減算器１０→速度制御器１２→電流制限器１１５→電流制御器１６→モータ１８→エンコーダ２０→減算器６からなる位置指令信号θｒによる閉ループをいい、位置ループによりモータ１８を制御している。
時間ｔ１で、モータ１８のトルク及び回転数が増大して電流制限器１１５がオンすると、制限信号がオンしてスイッチＳＬａがオフし、制限信号Ｌが補正加速度制御器１３０に入力される。補正加速度制御器１３０は、電流制限器１１５のオンか否かを、制限信号Ｌのオン・オフにより判断し（ステップＳ１０１）、制限信号Ｌがオンであるので、原加速度指令信号αａ≧０か判断し（ステップＳ１０３）、モータ１８の加速中であるから、原加速度指令信号αａ≧０となる。
次に、補正加速度制御器１３０は、補正加速度信号αｓｅ≧０か判断する（ステップＳ１０５）。αｓｅ≧０であれば、補正加速度信号αｓｅ≧αａか否かを判断する（ステップＳ１０７）。αｓｅ≧αａでなければ、補正加速度信号αｓｅを減算器１３１に入力する（ステップＳ１１５）。減算器１３１は、スイッチＳＬａがオフしたままであるので、補正加速度信号αｓｅを減算器１０４に入力する。減算器１０４は、原加速度指令信号αｒと補正加速度信号αｓｅとの差となる加速度偏差αｒを求め、加速度偏差αｒを積分器１０５に入力し、積分器１０７から位置指令信号θｒを発生して上記のようにしてモータ１８を駆動する。
一方、補正加速度制御器１３０は、ステップＳ１０７においてαｓｅ≧αａであれば、上記のように第２の補正手段によりモータ１８の加速度指令αｍｉｎ（ゼロ）にするために、補正加速度信号αｓｅを原加速度信号αａに等しくして出力する（ステップＳ１１７）。なお、ステップＳ１０５において、αｓｅ≧０でなければ、上記のように第１の補正手段によりモータ１８の加速度指令を原加速度指令信号αａに抑制するために、補正加速度信号αｓｅをゼロとして出力する（ステップＳ１１３）。
時間ｔ２で、モータ１８の必要なトルクが減少して電流指令信号Ｉｒも減少する。したがって、電流制限器１１５がオンからオフすることにより制限信号Ｌがオフとなり補正加速度制御器１３０の出力がゼロになると共に、スイッチＳＬａがオンする。スイッチＳＬａがオンすると、減算器１０９は、基準速度偏差Ｖａｅを求めて、基準速度偏差Ｖａｅを除算器１１１に入力する。除算器１１１は、基準速度偏差Ｖａｅを定数値ｄで除算して低加速度信号αｄを発生し、減算器１３１を介して減算器１０４に入力する。減算器１０４が加速度偏差αｒを求め積分器１０５に入力し、積分器１０７が位置指令信号θｒを発生する。したがって、電流制限器１１５がオンからオフする際の加速度偏差αｒを減少させることにより急激な位置指令信号θｒの変動を抑制できる。
時間ｔ３で、モータ１８の加速が完了し、その後、モータ１８は一定速で回転し、減速に移行する。時間ｔ５で、モータ１８のトルクが増大して電流制限器１１５が再びオンすると、制限信号ＬがオンしてスイッチＳＬａがオフし、制限信号Ｌが補正加速度制御器１３０に入力される。
補正加速度制御器１３０は、上記ステップＳ１０１を実行し、制限信号Ｌがオンしているので、原加速度指令信号αａ≧０か判断する（ステップＳ１０３）０モータ１８が減速中であるので、原加速度信号αａ≧０を満たさないので、補正加速度信号αｓｅ＜０か判断し（ステップＳ１０９）、αｓｅ＜０でなければ、上記のようにモータ１８の加速度指令を原加速度指令信号αａに抑制するために、第１の補正手段により補正加速度信号αｓｅをゼロとする（ステップＳ１１３）。
補正加速度制御器１３０は、ステップＳ１０９において、補正加速度信号αｓｅ＜０であれば、αｓｅ＜αａを判断し（ステップＳ１１１）、αｓｅ＜αａでなければ、補正加速度信号αｓｅを出力し（ステップＳ１１５）、上記のようにして位置指令信号θｒを発生してモータ１８を制御する。一方、補正加速度制御器１３０は、ステップＳ１１１において、αｓｅ＞αａであれば、上記のように第２の補正手段によりモータ１８の加速度指令をゼロとするために補正加速度信号αｓｅを原加速度指令信号αａとして出力する（ステップＳ１１７）。
時間ｔ６で、モータ１８の必要なトルクが減少して電流指令信号Ｉｒも減少すると、上記時間ｔ２と同様にモータ制御装置１００が動作し、時間ｔ７で原加速度指令信号αａがゼロとなりモータ１８の運転が終了する。
上記のようにモデル位置発生部２２０はモデル位置信号θｍを発生し、補正加速度発生部２４０は、位置検出信号θｓとモデル位置信号θｍとの差となる補正位置偏差θｓｅに基づいて補正加速度信号αｓｅを電流制限器１１５の制限信号Ｌのオンにより所定の要件下に発生し、減算器１０４が原加速度指令信号θａから補正加速度信号αｓｅを減算した加速度偏差αｒに基づいて補正位置指令信号θｒを発生する。したがって、電流制限器１１５がオンしても、適正な位置指令信号θｒをモータ制御部３０に入力することにより位置検出信号θｒと位置指令信号θｒとの差となる位置偏差θｅが拡大しにくい、すなわち、オーバーシュートしにくいモータ制御装置１００を得ることができる。
実施例２．
本発明の他の実施例を第４図によって説明する。第４図は、他の実施例となるモータ制御装置のブロック図で、第４図中、第１図と同一符号は、同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
実施例１では、電流制限器１１５がオン・オフ動作により原加速度指令信号αａから補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを減算した加速度指令（加速度偏差αｒ）によりモータ１８を制御していた。
しかしながら、速度指令発生器１０１からの原速度指令信号Ｖａの積分値となる原位置指令信号θａ（図示せず）と、位置指令信号θｒとが異なっていた。そこで、原位置指令信号θａに一致させた位置にモータ１８を停止させるモータ制御装置３００を提供する。
第４図において、モータ制御装置３００は、実施例１の構成に加え、原加速度指令信号αａを補正する補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づく積算補正位置信号θａｓを作成し、積算補正位置信号θａｓに基づいて積算速度信号ＶＬｓを発生する補正位置指令部３２０を備えている。
補正位置指令部３２０は、入力された補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを補正速度信号Ｖｒｓとして出力する積分器３２３と、入力された補正速度信号Ｖｒｓを補正位置信号θｒｓとして出力する積分器３２５と、入力された補正位置信号θｒｓを積算して積算補正位置信号θａｓを求めると共に、原速度指令信号Ｖａがゼロになることにより積算補正位置信号θａｓを出力する補正位置積算器３２７と、ゲインＫａを有するゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還位置信号θＬＳと積算補正位置信号θａｓとの差となる位置偏差θｅｓを求める減算器３２８と、ゲイン器３２９の出力となる積算速度信号ＶＬｓと基準速度指令信号Ｖｏとの和となる速度偏差Ｖｏｅを求める加算器３３３と、原速度指令信号ＶａがゼロになることによりオフからオンするスイッチＳＬｓとを備えている。
なお、補正位置積算器３２７は、補正積算手段及び積算指令発生手段に相当する。
上記のように構成されたモータ制御装置の動作を第４図によって説明する。いま、実施例１で説明したようにモータ１８の加速の際に電流制限器１１５がオンすると、補正加速度信号αｓｅが発生し、積分器３２３が速度信号Ｖｒｓを発生して積分器３２５に入力し、積分器３２５が補正位置信号θｒｓを発生する。
同様に、実施例１で説明したように電流制限器１１５がオンからオフすると、制限信号ＬがオフとなりスイッチＳＬａがオンする。スイッチＳＬａがオンすると、減算器１０９は、基準速度偏差Ｖａｅを求めて、基準速度偏差Ｖａｅを除算器１１１に入力する。除算器１１１は、基準速度偏差Ｖａｅを定数値ｄで除算して低加速度信号αｄをスイッチＳＬａ、減算器１３１を介して積分器３２３に入力する。積分器３２３が速度信号Ｖｒｓを発生して積分器３２５に入力し、積分器３２５が補正位置信号θｒｓを発生する。
補正位置積算器３２７は、速度指令発生器１０１から原速度指令信号Ｖａが発生しなくなるまで、補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づいてモータ１８の回転位置を積算した積算補正位置信号θａｓを求めて保持する。やがて、モータ１８が加速、一定速、減速し、原速度指令信号Ｖａがゼロになると、補正位置積算器３２７が積算補正位置信号θａｓを減算器３２８に出力する。
減算器３２８が、ゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還位置信号θＬＳと積算補正位置信号θａｓとの差となる補正位置偏差θｅｓを求め、ゲイン器３２９が積算補正速度信号ＶＬｓを発生する。ここで、電流制限器１１５がオフであるので、補正加速度制御器１３０の出力がゼロになっている。
加算器３３３は、原速度指令信号Ｖａ、補正加速度信号αｓｅ、低加速度信号αｄがゼロであるので、積算補正速度信号ＶＬｓを基準速度偏差Ｖｏｅとし積分器１０７に入力する。積分器１０７は、積算補正速度信号ＶＬｓに基づいて位置指令信号θｒを減算器６に入力する。
実施例１に記載のように減算器６は、位置偏差θｅを求め、位置偏差θｅに基づいてモータ１８に所望の電流を流して駆動する。
したがって、速度指令発生器１０１からの原速度指令信号Ｖａが発生しなくなったことにより、補正加速度信号αｓｅ、低加速度信号αｄに基づく積算補正位置信号θａｓを求め、積算補正位置信号θａｓに基づく積算補正速度信号ＶＬｓに基づいてモータ１８を駆動制御する。このため、原位置指令信号θａに一致させた位置にモータ１８を停止させるモータ制御装置３００を得ることができる。
実施例３．
本発明の他の実施例を第５図によって説明する。第５図は、他の実施例となるモータ制御装置のブロック図で、第５図中、第４図と同一符号は、同一又は相当部分を示し、適宜説明を省略する。
実施例２では、原速度指令信号Ｖａに基づく原位置指令信号θａに一致させた位置にモータ１８を停止させるモータ制御装置３００を提供した。
本実施例では、実施例２をさらに発展して第５図に示すように、モータ１８を原点位置に復帰した後、実施例１のように速度指令発生器１０１からの原速度指令信号Ｖａに基づいてモータ１８を駆動し、原速度指令信号Ｖａがゼロ（オフ）になると、すなわち、モータ１８が停止する間際になると、原速度指令信号Ｖａに基づいてモータ１８の一回転内における所望の位置に停止させる停止位置指令信号θｒ１を求め、停止位置指令信号θｒ１を速度指令信号Ｖｒ１に変換して発生する位置決め指令発生器３０１と、補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づく補正位置指令信号θａ１を求め、補正位置指令信号θａ１を補正速度信号ＶＬ１に変換して発生する補正位置指令器４２０とを備え、等価的に停止位置指令信号θｒ１に補正位置指令信号θａ１を加算することによりモータ１８を停止位置指令信号θｒ１の位置に正確に停止させるものである。
位置決め指令発生器３０１は、原速度指令信号Ｖａを積分して原位置指令信号θａを発生する積分器３０３と、原速度指令信号Ｖａがゼロになった際におけるモータ１８の一回転内における停止位置を求めて、その停止位置に基づく停止位置検知信号θｔを発生する一回転内位置検出器３０５と、モータ１８の一回転内における所望の回転位置に停止させるための原停止指令信号θｏ１を発生する停止指令発生器３０７と、原停止指令信号θｏ１と停止位置信号θｔとの差となる停止位置偏差θｅｔを求める減算器３０９と、停止位置偏差θｅｔにより所定の停止位置指令信号θｒ１を発生すると共に、記憶素子としてのＲＡＭ（図示せず）を有する停止指令発生手段としての一回転内指令器３１１と、停止位置指令信号θｒ１を微分して停止速度指令信号Ｖｒ１を発生する微分器３１３と、原速度指令信号Ｖａがゼロの時にオンし、原速度指令信号Ｖａがゼロ以外でオフされるスイッチＳｐとを備えている。
ここで、原速度指令信号Ｖａがゼロになったことにより停止位置指令信号θｒ１を発生するのは、モータ１８が停止する間際に速やかに停止位置指令信号θｒ１を発生するためである。
補正位置指令器４２０は、入力された補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを補正速度信号Ｖｒｓとして出力する積分器３２３と、入力された補正速度信号Ｖｒｓを補正位置信号θｒｓとして出力する積分器３２５と、入力された補正位置信号θｒｓに基づいてモータ１８の一回転内の補正微小位置信号θａ１を求めると共に、原速度指令信号Ｖａがゼロになると、補正微小位置信号θａ１を出力する補正位置手段としての一回転内補正器４２７と、ゲインＫａを有するゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還微小位置信号θＬ１と補正微小位置信号θａ１との差となる微小位置偏差θｅ１を求める減算器３２８と、ゲイン器３２９の出力となる補正微小速度信号ＶＬ１と速度基準信号Ｖｏとの差となる補正速度偏差Ｖｏｅを求める減算器３３３とを備えている。
上記のように構成されたモータ制御装置の動作を第２図、第５図乃至第７図によって説明する。いま、モータ制御装置４００を動作するに当たり、モータ１８の原点位置復帰動作をした後、実施例１で説明したように速度指令発生器１０１から原速度指令信号Ｖａが発生してモータ１８を駆動制御する。
一回転内指令器３１１は、原速度指令信号ＶａをＲＡＭに記憶し（ステップＳ２０１）、原速度指令信号Ｖａがゼロか否かを判断する（ステップＳ２０３）。これは、原速度指令信号Ｖａがゼロになったことにより速やかに停止位置指令信号θｒ１を発生するためである。原速度指令信号Ｖａがゼロになれば、スイッチＳｐがオフからオンし、原速度指令信号Ｖａがゼロになる直前の原速度指令信号ＶａをＲＡＭから読み出して、モータ１８が正転か否かを原速度指令信号Ｖａ≧０か否かにより判断し（ステップＳ２０５）、Ｖａ≧０であれば、すなわち、モータ１８が正転であれば、停止位置偏差θｅｔ≧０か否かを判断する（ステップＳ２０７）。
一回転内指令器３１１は、θｅｔ≧０であれば、停止位置偏差θｅｔをΣ停止位置指令信号θｒｓとし（ステップＳ２１５）、各停止位置指令信号θｒ１の発生回数Ｎが、予め定められた規定回数Ｎｃよりも少ないか否か判断し（ステップＳ２１９）、規定回数Ｎｃよりも少なければ、Σ停止位置指令信号θｒｓ／Ｎｃとした停止位置指令信号θｒ１を発生して積分器３１３に入力する（ステップＳ２２１）。これは、Σ停止位置指令信号θｒｓよりも小さな停止位置指令信号θｒ１に基づいてモータ１８を清らかに加速させるためである。積分器３１３は、停止速度指令信号Ｖｒ１を発生して加算器３１５を介して積分器１０３に停止速度指令信号Ｖｒ１を入力する。
一回転内指令器３１１は、発生回数Ｎを１回加算し（ステップＳ２２３）、ステップＳ２１９、Ｓ２２１、Ｓ２２３を繰り返して発生回数Ｎが規定回数Ｎｃを越えると、各停止位置指令信号θｒ１をゼロとして（ステップＳ２２５）終了する。
ステップＳ２０７において、停止位置偏差θｅｔ≧０でなければ、予め定められたモータ１８を一回転させる一回転基準位置信号θｆと停止位置偏差θｅｔとの和となるΣ停止位置指令信号θｒｓを求める（ステップＳ２１１）。ここで、一回転基準位置信号θｆを加算するのは、モータ１８の回転方向を反転させないようにするためである。
なお、ステップＳ２０５において、原速度指令信号Ｖａ≧０でなければ、すなわち、モータ１８の逆転であれば、停止位置偏差θｅｔ＜０か否かを判断し（ステップＳ２０９）、θｅｔ＜０であれば、停止位置偏差θｅｔをΣ停止位置指令信号θｒｓとし（ステップＳ２１５）、上記ステップＳ２１９〜Ｓ２２５を実行する。
また、ステップＳ２０９において、位置偏差θｅｔ＜０でなければ、位置偏差θｅｔから一回転基準位置信号θｆを減算したΣ停止位置指令信号θｒｓを求める（ステップＳ２１３）。ここで、一回転基準位置信号θｆを減算するのは、モータ１８の回転方向を反転させないようにするためである。
一方、モータ１８の加速、減速の際に実施例１のように生じた補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αａを積分器３２３に入力し、積分器３２３は補正速度信号Ｖｒｓを発生して積分器３２５に入力する。積分器３２５は補正位置信号θｒｓを発生して一回転内補正器４２７に入力する。一回転内補正器４２７は、補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づいて、モータ１８の一回転位置に換算した原補正微小位置信号θｓ１を作成する（ステップＳ３０１）。
一回転内補正器４２７は、第２図に示すように減速時において、モータ１８に流れる減速電流Ｉｂが予め定められた電流Ｉｎ以下か否か判断し、Ｉｂ≦Ｉｎであれば、補正加速度信号αｓｅがゼロになったか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、Ｉｂ≦Ｉｎを判断するのは、モータ１８の停止間際に補正微小位置信号θａ１を発生するためである。さらに、補正加速度信号αｓｅがゼロでなければ、原補正微小位置信号θｓ１が確定しないからである。
一回転内補正器３２７は、ステップＳ３０３の要件を満たせば、モータ１８が正転か否かを原速度指令信号Ｖａ≧０か否かにより判断し（ステップＳ３０７）、原速度指令信号Ｖａ≧０であれば、すなわち、モータ１８が正転ならば、原補正微小位置信号θｓ１≧０を判断する（ステップＳ３０９）。θｓ１≧０であれば、原補正微小位置信号θｓ１と等しい補正微小位置信号θａ１を発生し（ステップＳ３１１）、減算器３２８は、ゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還位置信号θＬ１と補正微小位置信号θａ１との差となる微小偏差位置θｅ１を求め、ゲイン器３２９が補正微小速度信号ＶＬ１を発生する（ステップＳ３１３）。
一方、ステップＳ３０９において、原補正微小位置信号θｓ１≧０でなければ、原補正微小位置信号θｓ１に一回転基準位置信号θｆを加算した補正微小位置信号θａ１を発生する。
また、ステップＳ３０７において、原速度指令信号Ｖａ≧０でなければ、原補正微小位置信号θｓ１＜０を判断し（ステップＳ３１５）、θｓ１＜０であれば、原補正微小位置信号θｓ１と等しい補正微小位置信号θａ１を発生する。（ステップＳ３１７）。なお、ステップＳ３１５において、θｓ１＜０でなければ、原補正微小位置信号θｓ１に一回転基準位置信号θｆを加算した補正微小位置信号θａ１を発生する（ステップＳ３１９）。
そして、停止速度指令信号Ｖｒ１が微分器１０３、減算器１０４を介して積分器１０５から基準速度指令信号Ｖｏを発生し、加算器３３３は、基準速度指令信号Ｖｏと補正微小速度信号ＶＬ１との和となる停止速度指令信号Ｖｏｅを求めて積分器１０７に入力する。積分器１０７から位置指令信号θｒを発生してモータ１８を駆動制御する。上記実施例１のようにモータ１８に所望の電流を流して駆動する。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係るモータの制御装置は、ＮＣ装置の主軸モータの用途に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例によるモータ制御装置を示すブロック図である。
第２図は、第１に示すモータ制御装置により駆動されるモータの速度対時間曲線図である。
第３図は、第１図に示す補正加速度器の動作を示すフローチャートである。
第４図は、本発明の他の実施例によるモータ制御装置を示すブロック図である。
第５図は、本発明の他の実施例によるモータ制御装置を示すブロック図である。
第６図は、第５図に示す一回転内指令器の動作を示すフローチャートである。
第７図は、第５図に示す一回転内補正器の動作を示すフローチャートである。
第８図は、従来のモータ制御装置を示すブロック図である。
本発明は、工作機械を駆動する主軸モータ等に適用されるモータ制御装置に関するものである。
背景技術
従来のモータ制御装置を第８図によって説明する。第８図は、速度ループから位置ループへの切換え手段を有するモータ制御装置のブロック図である。
第８図において、モータ制御装置１は、モータ１８の位置指令信号θｒ、速度指令信号Ｖｒｖをそれぞれ発生させる位置指令発生器２、速度指令発生器４からなる指令発生部と、モータ１８の位置検出信号θｓ、速度検出信号Ｖｓを検出する検出部と、モータ１８を速度ループから位置ループの制御に切換えるスイッチ部と、位置指令信号θｒと位置検出信号θｓとの差となる位置偏差θｅ等とに基づいてモータ１８を制御する制御部とから成っている。
検出部は、モータ１８の回転位置としての位置検出信号θｓを検出するエンコーダ２０と、入力された位置検出信号θｓにより速度検出信号Ｖｓを発生する速度検出器２２とから成っている。スイッチ部は、速度指令発生器４の出力端子ａと位置制御器８の出力端子ｂとを切換えると共に、減算器１０にｃ端子が接続されたスイッチＳＷｖと、位置指令発生器２の出力及び減算器６の入力に接続されたスイッチＳＷｐとから成っている。
制御部は、位置検出信号θｓと位置指令信号θｒとの差となる位置偏差θｅを求める減算器６と、入力された位置偏差θｅに基づいて速度指令Ｖｒを発生すると共に、位置ゲインＫｐを有する位置制御器８と、速度指令信号Ｖｒ（Ｖｒｖ）と速度検出信号Ｖｓとの差となる速度偏差Ｖｅを求める減算器１０と、入力された速度偏差Ｖｅに基づいて電流指令信号Ｉｒを発生する速度制御器１２と、入力された電流指令信号Ｉｒが予め定められた電流値ＩｒＬを越えると、制限された電流指令信号ＩｒＬを出力する電流制限器１５と、電流指令信号ＩｒＬに基づく電流をモータ１８に流す電流制御器１６とを備えている。
ここで、電流制限器１５により電流指令信号Ｉｒを制限するのは、モータ１８が定出力特性を有するからである。定出力特性を有するのは、例えばＮＣ工作機械の主軸に用いられるモータ１８は、回転数が数万回転（１／ｍｉｎ）にも達するので、定トルク特性とすると、出力が膨大になるので、数千回転数（１／ｍｉｎ）から定出力特性を有するようにしている。
このように構成されたモータ制御装置１は、運転開始前にスイッチＳＷｐを開放し、スイッチＳＷｖをａ端子側に投入しておいて、運転開始指令により速度指令発生器４から発生した速度指令信号Ｖｒｖを減算器１０に入力し、減算器１０が速度指令信号Ｖｒｖと速度検出信号Ｖｓとの差となる速度偏差Ｖｅを求め、速度偏差Ｖｅによりモータ１８を速度制御する。
やがて、モータ１８が一定速速度から減速に移行すると、スイッチＳＷｐを開放から閉成して、モータ１８を所定の速度まで減速し、低速度で一定走行させながら、速度指令発生器４からの速度指令信号Ｖｒｖと位置制御器８からの速度指令信号Ｖｒとが一致することを確認した後、スイッチＳＷｖをａ端子からｂ端子側に投入して速度指令信号Ｖｒによりモータ１８を位置ループにより制御している。
しかしながら、モータ制御装置１は、上記のように速度ループから位置ループの制御に切換えていたが、スイッチＳＷｖのａ端子からｂ端子側に投入するタイミング等の制御が煩雑であるという問題点があった。
かかる問題点を解決するのに、運転開始前にスイッチＳＷｐを閉成すると共に、スイッチＳＷｖをｂ端子側に投入して位置指令発生器２からの位置指令信号θｒのみでモータ１８を駆動することが考えられるが、電流制限器１５の電流制限が動作し、モータ１８の加速度が低下して位置偏差θｅが広がり、電流制限器１５の電流制限が解除されると、大きな位置偏差θｅに基づいてモータ１８が動作するので、モータ１８の加速度がオーバーシュートするという問題点があった。
発明の開示
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、位置ループによりモータを制御して、電流制限器により電流指令が制限されても、位置偏差が拡大しないモータ制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係るモータ制御装置は、被制御対象を駆動するモータの回転位置を位置検出信号として検出する位置検出手段と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置検出信号との差となる位置偏差に基づいて前記モータを位置ループにより制御する制御手段とを備えたモータの制御装置であって、前記モータを加速又は減速させる原加速度指令信号を発生する加速度発生手段と、前記モータの電流指令信号が予め定められた値に達すると、前記電流指令信号を制限すると共に、制限信号をオフからオンする電流制限手段と、前記モータの制御装置、前記モータ、前記被制御対象の特性を含む等価な位置制御系のモデルを有すると共に、前記位置指令信号を前記モデルに入力することにより前記モータの回転位置をモデル位置信号として求めるモデル手段と、前記制限信号のオンにより前記モデル位置信号と前記位置検出信号との差となる補正位置偏差に基づいて第１の補正加速度信号を発生する補正加速度手段と、前記原加速度指令信号と前記第１の補正加速度信号との差となる加速度偏差に基づいて前記位置指令信号を発生する位置指令発生手段とを備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、制限信号がオンすると、モデル手段がモータの回転位置をモデル位置信号として求め、補正加速度手段が、モデル位置信号と位置検出信号との差に基づいて第１の補正加速度信号を発生し、位置指令発生手段が原加速度指令信号と第１の補正加速度信号との差となる加速度偏差に基づいて位置指令信号を発生する。
したがって、原加速度指令信号が第１の補正加速度信号により低下するので、電流制限手段がオンしても、位置指令信号と位置検出信号との差となる位置偏差が拡大しなくなる。このため、電流制限手段がオンからオフしても、オーバーシュートしにくいモータ制御装置を得ることができるという効果がある。
第２の発明に係るモータ制御装置は、第１の補正加速度信号の代りに、制限信号がオンからオフになることにより第１の補正加速度信号よりも低い第２の補正加速度信号を発生する加速度減少手段を、備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、電流制限手段がオンからオフに移行した際、第１の補正加速度信号よりも低い第２の補正加速度信号を発生するので、加速度偏差の変動が抑制される。したがって、電流制御手段が解除された初期のモータのオーバーシュートを抑制できるという効果がある。
第３の発明に係るモータ制御装置における加速度減少手段は、モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、加速度偏差に基づいて基準速度指令信号を発生する基準速度指令発生手段と、前記原速度指令信号と前記基準速度指令信号との差となる基準速度偏差を求める第２の減算手段と、前記基準速度偏差に基づいて前記第２の補正加速度信号を発生する変換手段と、を備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、加速度減少手段を簡易に構成できるという効果がある。
第４の発明に係るモータ制御装置は、モータが加速中の場合、第１の補正加速度信号αｓｅ＜０を満たすことにより、第１の補正加速度信号をゼロにすると共に、前記モータが減速中の場合、前記第１の補正加速度信号αｓｅ＞０を満たすことにより、前記第１の補正加速度信号をゼロにする第１の補正手段と、を備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、第１の補正加速度信号に所定の制限を設けたので、モータが加速中の場合には加速を継続し、モータが減速中の場合には減速を継続する。したがって、モータの加速度の変動を抑制できるという効果がある。
第５の発明に係るモータ制御装置は、モータが加速中の場合、第１の補正加速度信号αｓｅ、原加速度信号αａとすると、αｓｅ≧αａを満たすことにより、前記第１の補正加速度信号を前記原加速度信号以下にすると共に、前記モータが減速中の場合、αｓｅ＜αａを満たすことにより、前記第１の補正加速度信号を前記原加速度信号以下にする第２の補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、上記のように第１の補正加速度信号に適当な制限を加えたので、加速度偏差が原加速度信号より高くなることがない。したがって、モータの加速度又は減速度を確実に制御できるという効果がある。
第６の発明に係るモータ制御装置は、モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、第１及び第２の補正加速度信号に基づいて位置補正値の積算値となると共に、モータを駆動する積算位置補正信号を求める補正積算手段と、前記原速度指令信号がオフすることにより前記積算補正位置信号を発生する積算指令発生手段と、を備えことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、原速度指令信号がオフにより、第１及び第２の補正加速度信号に基づいて積算された積算位置補正信号に基づいてモータを駆動する。したがって、電流制限手段がオン動作しても、あたかも電流制限手段がオフ動作のように、原加速度指令信号に基づく位置指令にモータを位置決めできるという効果がある。
第７の発明に係るモータ制御装置は、モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、前記原速度指令信号がオフすると、前記モータを所定の回転位置に停止させる停止位置指令信号を発生する停止指令発生手段と、第１及び第２の補正加速度信号に基づいて前記モータの補正位置信号を求める補正位置手段と、前記停止位置指令信号と前記補正位置信号との和となると共に、前記モータを駆動して所定の位置に停止させる補正停止信号を求める加算手段と、を備えたことを特徴とするものである。
かかるモータ制御装置によれば、停止制御手段は、停止位置指令信号と補正位置信号との和となる補正停止信号に基づいてモータを駆動して停止させるので、電流制限手段がオン動作しても、あたかも電流制限手段がオフ動作のようにモータを所望の位置に停止できるという効果がある。
例えば、停止指令発生手段における停止位置信号は、モータの一回転における所定の回転位置に停止させるものでも良く、補正位置手段は、補正加速度信号に基づいてモータの一回転内の補正位置信号を求めても良い。かかるモータ制御装置によれば、モータを一回転内における所望の位置に停止できるという効果がある。これによって、例えば、ＮＣ装置の主軸にモータを用いることで、モータの軸に直結された工具が所定の回転位置でしか着脱できないような場合でも、容易に工具を着脱できる。
第７の発明に係るモータ制御装置は、位置偏差値が予め定められた値に達すると、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とするものである。かかるモータ制御装置によれば、モデル位置信号と位置検出信号との差となる位置偏差値の異常を速やかに検出できるという効果がある。
発明を実施するための最良の形態
実施例１．
本発明の一実施例を第１図によって説明する。第１図は、一実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第１図中、第８図と同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。
第１図において、モータ制御装置１００は、位置指令信号θｒによりモータ１８を制御するモータ制御部３０と、電流指令信号Ｉｒが電流制限器１１５の予め定められた制限値を越えることにより電流制限が有効になると、適正な位置指令信号θｒを発生する補正位置指令手段と、後述する補正位置偏差θｓｅが予め定められた値を越えると、赤色発光ダイオード（図示せず）を点滅させたり、モータ１８を停止させたりする警報手段としての警報部２９０とを備えている。
なお、モータ１８には、駆動すべき被制御対象（図示せず）が連結されている。
モータ制御部３０は、電流指令信号Ｉｒを入力して電流制限信号ＩｒＬを出力する電流制限手段としての電流制限器１１５を備えており、電流制限器１１５は、速度制御器１２から入力された電流指令信号Ｉｒ＞電流制限値ＩｒＬの場合には、電流制限した電流制限信号ＩｒＬを電流制御器１６に出力すると共に、制限信号Ｌをオンする（以下、電流制限器１１５のオンという。）。一方、電流指令信号Ｉｒ≦電流制限値ＩｒＬの場合には、電流指令信号Ｉｒをそののまま電流制御器１６に出力すると共に、制限信号Ｌをオフ（以下、電流制限器１１５のオフという。）するように形成されている。
補正位置指令手段は、モデル位置信号θｍを発生するモデル手段としてのモデル位置発生部２２０と、積分器１０３から発生する原加速度指令信号αａを補正するために、モデル位置信号θｍと位置検出信号θｓとの差となる補正位置偏差θｓｅに基づいて第１の補正加速度信号αｓｅを発生する補正加速度発生部（補正加速度手段）２４０と、原加速度指令信号αａから補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを差し引いた加速度偏差αｒに基づいて位置指令信号θｒを発生する位置指令発生部（位置指令発生手段）２６０と、電流制限器１１５がオンからオフに移行時に加速度偏差αｒが急激な変化を抑制するための加速度制御部（加速度減少手段）２８０とを備えている。
モデル位置発生部２２０は、モータ制御部３０、モータ１８により駆動される被制御対象（図示せず）の特性を含む等価な位置制御系のモデルを有すると共に、位置指令信号θｒに基づいてモータ１８の回転位置（実位置）をモデル位置信号θｍとして求めるものである。上記モデルは種々あるが、簡易な例を説明する。
モータ１８の制御系、すなわち、モータ制御部３０、モータ１８により駆動される被制御対象（図示せず）は、速度ループの応答性が位置ループに比べて十分に速い。したがって、位置指令信号θｒ、位置ゲインＫｐ、積分器１／ｓを介してモータ１８の実位置θｓが発生する一次遅れ系と仮定できる。したがって、モデル位置発生部２２０は、位置指令信号θｒとモデル位置信号θｍとの差となる位置偏差θｅｍを求める減算器１２０と、入力された位置偏差θｅｍに基づいてモデル速度信号Ｖｍを発生すると共に、位置ゲインＫｐを有するゲイン器１２１と、入力されたモデル速度信号Ｖｍに基づいてモデル位置信号θｍを発生する積分器１２３とを備えている。
補正加速度発生部２４０は、位置検出手段としてのエンコーダ２０により検出された位置検出信号θｓとモデル位置信号θｍとの差となる位置偏差θｓｅを求める減算器１２５と、入力された位置偏差θｓｅに基づいて補正速度指令信号Ｖｓｅを発生すると共に、ゲインＫ１を有する変換器１２６と、入力された補正速度指令信号Ｖｓｅに基づいて補正加速度信号αｓｅを発生する微分器１２７と、電流制限器１１５がオンすることにより第３のフローチャートを実行してゼロ又は補正加速度信号αｓｅを出力する補正加速度制御器１３０とを備えている。
なお、補正加速度制御器１３０は、電流制限器１１５がオフの場合には、ゼロを出力している。
位置指令発生部２６０は、原速度指令信号Ｖａを発生する速度指令発生手段としての速度指令発生器１０１と、原速度指令信号Ｖａを入力して原加速度指令信号αａを発生する微分器１０３と、原加速度指令信号αａと補正加速度信号αｓｅとの差となる加速度偏差αｒを求める減算器１０４と、入力された加速度偏差αｒに基づいて基準速度指令信号Ｖｏを発生する積分器（基準速度指令発生手段）１０５と、入力された基準速度指令信号Ｖｏに基づいて位置指令信号θｒを発生する積分器１０７とを備えている。
なお、位置指令信号θｒが入力される減算器６（第１の減算手段）は、位置指令信号θｒと位置検出信号θｓとの差となる位置偏差θｅを求めるものである。
加速度制御部２８０は、原速度指令信号Ｖａと基準速度指令信号Ｖｏとの差となる基準速度偏差Ｖａｅを求める減算器（第２の減算手段）１０９と、入力された基準速度偏差Ｖａｅを加速度信号に変換すると共に、所定の値ｄで除算することにより補正加速度信号αｓｅよりも低い低加速度信号（第２の補正加速度信号）αｄを発生する除算器（変換手段）１１１と、一端が除算器１１１の出力に接続されて、他端が減算器１３１に接続されると共に、電流制限器１１５のオン・オフ動作と反転の関係で動作するスイッチＳＬａと備え、電流制限器１１５がオンからオフになると、スイッチＳＬａがオフ（開放）からオン（閉成）することにより除算器１１１から低加速度信号αｄを発生して電流制限器１１５がオフからオンに復帰後に加速度偏差αｒが急激に変動しないように構成されている。
なお、減算器１３１は、スイッチＳＬａ、補正加速度制御器１３０の動作により低加速度信号αｄ又は補正加速度信号αｓｅを選択的に減算器１０４に加えるものである。
補正加速度制御器１３０は、電流制限器１１５のオンにより原則として入力された補正加速度信号αｓｅをそのまま出力し、電流制限器１１５のオフによりゼロを出力するものである。しかしながら、補正加速度制御器１３０は、第２図に示すように入力された補正加速度信号αｓｅをそのまま出力することが適当でないことがあるので、以下のように第１、第２の補正手段により補正した補正加速度信号αｓｅを出力する。
第１の補正手段は、モータ１８が加速中（減速中）に求められた補正加速度信号αｓｅ≧０（αｓｅ＜０）でなければ、原加速度指令信号αａに補正加速度信号αｓｅが加算されて原加速度指令信号αａよりも加速度偏差αｒが高くなるので適切でない。このため、補正加速度信号αｓｅをゼロとしてモータ１８の加速度指令（減速度指令）となる加速度偏差αｒが原加速度指令信号αａよりも高くならないようにするものである。
第２の補正手段は、モータ１８が加速中（減速中）に求められた補正加速度信号αｓｅ≧αａ（αｓｅ＜αａ）であれば、モータ１８の加速度指令（減速度指令）となる加速度偏差αｒがマイナス（プラス）、すなわち、減速度指令（加速度指令）となるので、補正加速度信号αｓｅを原加速度指令信号αａと等しくして出力することによりモータ１８の加速度指令（減速度指令）となる加速度偏差αｒを最小値αｍｉｎとしてゼロとするものである。したがって、モータ１８の加速度指令（減速度指令）は、原加速度指令信号αａからゼロまでの許容加速度範囲αｘで加速されることになる。
上記のように構成されたモータ制御装置の動作を第１図乃至第３図によって説明する。いま、時間ｔ０で速度指令発生器１０１から原速度指令信号Ｖａが微分器１０３を介して原加速度指令信号αａを発生し、電流制限器１１５がオフであるので、補正加速度制御器１３０の出力がゼロになっている。
一方、加速度制御部２８０は、電流制限器１１５がオフのため、スイッチＳＬａがオンしている状態において、基準速度信号Ｖｏと原速度指令信号Ｖａとが等しいので、減算器１０９の出力となる基準速度偏差Ｖａｅがゼロになっている。よって、除算器１１１からゼロを出力している。したがって、減算器１３１は、補正加速度制御器１３０の出力がゼロで、低加速度信号αｄがゼロもあるので、減算器１０４にゼロを入力する。減算器１０４が原加速度指令信号αａをそのまま加速度偏差αｒとして積分器１０５に入力し、積分器１０５、１０７を介して位置指令信号θｒを発生する。
モデル位置発生部２２０は、位置指令信号θｒに基づいてゲイン器１２１、積分器１２３を介してモデル位置信号θｍを発生し、減算器１２５がモデル位置指令信号θｍと位置検出信号θｓとの差となる補正位置偏差θｓｅを求め、変換器１２６、微分器１２７を介して補正加速度信号αｓｅを補正加速度制御器１３０に入力する。
減算器６は、位置指令信号θｒと位置検出信号θｓとの差となる位置偏差θｅを求め、位置制御器８は、位置偏差θｅに基づいて速度指令信号Ｖｒを発生する。減算器１０は、速度指令信号Ｖｒから速度検出信号Ｖｓを減算した速度偏差Ｖｅを速度制御器１２に入力する。速度制御器１２は、速度偏差Ｖｅに基づいて電流指令信号Ｉｒを発生する。電流制限器１１５は、オフしているので、電流指令信号Ｉｒを電流制限信号ＩｒＬとして電流制御器１６に入力する。電流制御器１６は、電流指令信号ＩｒＬに基づいてモータ１８に所望の電流を流して駆動する。
ここで、モータ制御装置１００の位置ループは、位置指令信号θｒを減算器６に入力し、減算器６が位置偏差θｅを求めて、位置偏差θｅに基づいて位置制御器８→減算器１０→速度制御器１２→電流制限器１１５→電流制御器１６→モータ１８→エンコーダ２０→減算器６からなる位置指令信号θｒによる閉ループをいい、位置ループによりモータ１８を制御している。
時間ｔ１で、モータ１８のトルク及び回転数が増大して電流制限器１１５がオンすると、制限信号がオンしてスイッチＳＬａがオフし、制限信号Ｌが補正加速度制御器１３０に入力される。補正加速度制御器１３０は、電流制限器１１５のオンか否かを、制限信号Ｌのオン・オフにより判断し（ステップＳ１０１）、制限信号Ｌがオンであるので、原加速度指令信号αａ≧０か判断し（ステップＳ１０３）、モータ１８の加速中であるから、原加速度指令信号αａ≧０となる。
次に、補正加速度制御器１３０は、補正加速度信号αｓｅ≧０か判断する（ステップＳ１０５）。αｓｅ≧０であれば、補正加速度信号αｓｅ≧αａか否かを判断する（ステップＳ１０７）。αｓｅ≧αａでなければ、補正加速度信号αｓｅを減算器１３１に入力する（ステップＳ１１５）。減算器１３１は、スイッチＳＬａがオフしたままであるので、補正加速度信号αｓｅを減算器１０４に入力する。減算器１０４は、原加速度指令信号αｒと補正加速度信号αｓｅとの差となる加速度偏差αｒを求め、加速度偏差αｒを積分器１０５に入力し、積分器１０７から位置指令信号θｒを発生して上記のようにしてモータ１８を駆動する。
一方、補正加速度制御器１３０は、ステップＳ１０７においてαｓｅ≧αａであれば、上記のように第２の補正手段によりモータ１８の加速度指令αｍｉｎ（ゼロ）にするために、補正加速度信号αｓｅを原加速度信号αａに等しくして出力する（ステップＳ１１７）。なお、ステップＳ１０５において、αｓｅ≧０でなければ、上記のように第１の補正手段によりモータ１８の加速度指令を原加速度指令信号αａに抑制するために、補正加速度信号αｓｅをゼロとして出力する（ステップＳ１１３）。
時間ｔ２で、モータ１８の必要なトルクが減少して電流指令信号Ｉｒも減少する。したがって、電流制限器１１５がオンからオフすることにより制限信号Ｌがオフとなり補正加速度制御器１３０の出力がゼロになると共に、スイッチＳＬａがオンする。スイッチＳＬａがオンすると、減算器１０９は、基準速度偏差Ｖａｅを求めて、基準速度偏差Ｖａｅを除算器１１１に入力する。除算器１１１は、基準速度偏差Ｖａｅを定数値ｄで除算して低加速度信号αｄを発生し、減算器１３１を介して減算器１０４に入力する。減算器１０４が加速度偏差αｒを求め積分器１０５に入力し、積分器１０７が位置指令信号θｒを発生する。したがって、電流制限器１１５がオンからオフする際の加速度偏差αｒを減少させることにより急激な位置指令信号θｒの変動を抑制できる。
時間ｔ３で、モータ１８の加速が完了し、その後、モータ１８は一定速で回転し、減速に移行する。時間ｔ５で、モータ１８のトルクが増大して電流制限器１１５が再びオンすると、制限信号ＬがオンしてスイッチＳＬａがオフし、制限信号Ｌが補正加速度制御器１３０に入力される。
補正加速度制御器１３０は、上記ステップＳ１０１を実行し、制限信号Ｌがオンしているので、原加速度指令信号αａ≧０か判断する（ステップＳ１０３）０モータ１８が減速中であるので、原加速度信号αａ≧０を満たさないので、補正加速度信号αｓｅ＜０か判断し（ステップＳ１０９）、αｓｅ＜０でなければ、上記のようにモータ１８の加速度指令を原加速度指令信号αａに抑制するために、第１の補正手段により補正加速度信号αｓｅをゼロとする（ステップＳ１１３）。
補正加速度制御器１３０は、ステップＳ１０９において、補正加速度信号αｓｅ＜０であれば、αｓｅ＜αａを判断し（ステップＳ１１１）、αｓｅ＜αａでなければ、補正加速度信号αｓｅを出力し（ステップＳ１１５）、上記のようにして位置指令信号θｒを発生してモータ１８を制御する。一方、補正加速度制御器１３０は、ステップＳ１１１において、αｓｅ＞αａであれば、上記のように第２の補正手段によりモータ１８の加速度指令をゼロとするために補正加速度信号αｓｅを原加速度指令信号αａとして出力する（ステップＳ１１７）。
時間ｔ６で、モータ１８の必要なトルクが減少して電流指令信号Ｉｒも減少すると、上記時間ｔ２と同様にモータ制御装置１００が動作し、時間ｔ７で原加速度指令信号αａがゼロとなりモータ１８の運転が終了する。
上記のようにモデル位置発生部２２０はモデル位置信号θｍを発生し、補正加速度発生部２４０は、位置検出信号θｓとモデル位置信号θｍとの差となる補正位置偏差θｓｅに基づいて補正加速度信号αｓｅを電流制限器１１５の制限信号Ｌのオンにより所定の要件下に発生し、減算器１０４が原加速度指令信号θａから補正加速度信号αｓｅを減算した加速度偏差αｒに基づいて補正位置指令信号θｒを発生する。したがって、電流制限器１１５がオンしても、適正な位置指令信号θｒをモータ制御部３０に入力することにより位置検出信号θｒと位置指令信号θｒとの差となる位置偏差θｅが拡大しにくい、すなわち、オーバーシュートしにくいモータ制御装置１００を得ることができる。
実施例２．
本発明の他の実施例を第４図によって説明する。第４図は、他の実施例となるモータ制御装置のブロック図で、第４図中、第１図と同一符号は、同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
実施例１では、電流制限器１１５がオン・オフ動作により原加速度指令信号αａから補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを減算した加速度指令（加速度偏差αｒ）によりモータ１８を制御していた。
しかしながら、速度指令発生器１０１からの原速度指令信号Ｖａの積分値となる原位置指令信号θａ（図示せず）と、位置指令信号θｒとが異なっていた。そこで、原位置指令信号θａに一致させた位置にモータ１８を停止させるモータ制御装置３００を提供する。
第４図において、モータ制御装置３００は、実施例１の構成に加え、原加速度指令信号αａを補正する補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づく積算補正位置信号θａｓを作成し、積算補正位置信号θａｓに基づいて積算速度信号ＶＬｓを発生する補正位置指令部３２０を備えている。
補正位置指令部３２０は、入力された補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを補正速度信号Ｖｒｓとして出力する積分器３２３と、入力された補正速度信号Ｖｒｓを補正位置信号θｒｓとして出力する積分器３２５と、入力された補正位置信号θｒｓを積算して積算補正位置信号θａｓを求めると共に、原速度指令信号Ｖａがゼロになることにより積算補正位置信号θａｓを出力する補正位置積算器３２７と、ゲインＫａを有するゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還位置信号θＬＳと積算補正位置信号θａｓとの差となる位置偏差θｅｓを求める減算器３２８と、ゲイン器３２９の出力となる積算速度信号ＶＬｓと基準速度指令信号Ｖｏとの和となる速度偏差Ｖｏｅを求める加算器３３３と、原速度指令信号ＶａがゼロになることによりオフからオンするスイッチＳＬｓとを備えている。
なお、補正位置積算器３２７は、補正積算手段及び積算指令発生手段に相当する。
上記のように構成されたモータ制御装置の動作を第４図によって説明する。いま、実施例１で説明したようにモータ１８の加速の際に電流制限器１１５がオンすると、補正加速度信号αｓｅが発生し、積分器３２３が速度信号Ｖｒｓを発生して積分器３２５に入力し、積分器３２５が補正位置信号θｒｓを発生する。
同様に、実施例１で説明したように電流制限器１１５がオンからオフすると、制限信号ＬがオフとなりスイッチＳＬａがオンする。スイッチＳＬａがオンすると、減算器１０９は、基準速度偏差Ｖａｅを求めて、基準速度偏差Ｖａｅを除算器１１１に入力する。除算器１１１は、基準速度偏差Ｖａｅを定数値ｄで除算して低加速度信号αｄをスイッチＳＬａ、減算器１３１を介して積分器３２３に入力する。積分器３２３が速度信号Ｖｒｓを発生して積分器３２５に入力し、積分器３２５が補正位置信号θｒｓを発生する。
補正位置積算器３２７は、速度指令発生器１０１から原速度指令信号Ｖａが発生しなくなるまで、補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づいてモータ１８の回転位置を積算した積算補正位置信号θａｓを求めて保持する。やがて、モータ１８が加速、一定速、減速し、原速度指令信号Ｖａがゼロになると、補正位置積算器３２７が積算補正位置信号θａｓを減算器３２８に出力する。
減算器３２８が、ゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還位置信号θＬＳと積算補正位置信号θａｓとの差となる補正位置偏差θｅｓを求め、ゲイン器３２９が積算補正速度信号ＶＬｓを発生する。ここで、電流制限器１１５がオフであるので、補正加速度制御器１３０の出力がゼロになっている。
加算器３３３は、原速度指令信号Ｖａ、補正加速度信号αｓｅ、低加速度信号αｄがゼロであるので、積算補正速度信号ＶＬｓを基準速度偏差Ｖｏｅとし積分器１０７に入力する。積分器１０７は、積算補正速度信号ＶＬｓに基づいて位置指令信号θｒを減算器６に入力する。
実施例１に記載のように減算器６は、位置偏差θｅを求め、位置偏差θｅに基づいてモータ１８に所望の電流を流して駆動する。
したがって、速度指令発生器１０１からの原速度指令信号Ｖａが発生しなくなったことにより、補正加速度信号αｓｅ、低加速度信号αｄに基づく積算補正位置信号θａｓを求め、積算補正位置信号θａｓに基づく積算補正速度信号ＶＬｓに基づいてモータ１８を駆動制御する。このため、原位置指令信号θａに一致させた位置にモータ１８を停止させるモータ制御装置３００を得ることができる。
実施例３．
本発明の他の実施例を第５図によって説明する。第５図は、他の実施例となるモータ制御装置のブロック図で、第５図中、第４図と同一符号は、同一又は相当部分を示し、適宜説明を省略する。
実施例２では、原速度指令信号Ｖａに基づく原位置指令信号θａに一致させた位置にモータ１８を停止させるモータ制御装置３００を提供した。
本実施例では、実施例２をさらに発展して第５図に示すように、モータ１８を原点位置に復帰した後、実施例１のように速度指令発生器１０１からの原速度指令信号Ｖａに基づいてモータ１８を駆動し、原速度指令信号Ｖａがゼロ（オフ）になると、すなわち、モータ１８が停止する間際になると、原速度指令信号Ｖａに基づいてモータ１８の一回転内における所望の位置に停止させる停止位置指令信号θｒ１を求め、停止位置指令信号θｒ１を速度指令信号Ｖｒ１に変換して発生する位置決め指令発生器３０１と、補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づく補正位置指令信号θａ１を求め、補正位置指令信号θａ１を補正速度信号ＶＬ１に変換して発生する補正位置指令器４２０とを備え、等価的に停止位置指令信号θｒ１に補正位置指令信号θａ１を加算することによりモータ１８を停止位置指令信号θｒ１の位置に正確に停止させるものである。
位置決め指令発生器３０１は、原速度指令信号Ｖａを積分して原位置指令信号θａを発生する積分器３０３と、原速度指令信号Ｖａがゼロになった際におけるモータ１８の一回転内における停止位置を求めて、その停止位置に基づく停止位置検知信号θｔを発生する一回転内位置検出器３０５と、モータ１８の一回転内における所望の回転位置に停止させるための原停止指令信号θｏ１を発生する停止指令発生器３０７と、原停止指令信号θｏ１と停止位置信号θｔとの差となる停止位置偏差θｅｔを求める減算器３０９と、停止位置偏差θｅｔにより所定の停止位置指令信号θｒ１を発生すると共に、記憶素子としてのＲＡＭ（図示せず）を有する停止指令発生手段としての一回転内指令器３１１と、停止位置指令信号θｒ１を微分して停止速度指令信号Ｖｒ１を発生する微分器３１３と、原速度指令信号Ｖａがゼロの時にオンし、原速度指令信号Ｖａがゼロ以外でオフされるスイッチＳｐとを備えている。
ここで、原速度指令信号Ｖａがゼロになったことにより停止位置指令信号θｒ１を発生するのは、モータ１８が停止する間際に速やかに停止位置指令信号θｒ１を発生するためである。
補正位置指令器４２０は、入力された補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄを補正速度信号Ｖｒｓとして出力する積分器３２３と、入力された補正速度信号Ｖｒｓを補正位置信号θｒｓとして出力する積分器３２５と、入力された補正位置信号θｒｓに基づいてモータ１８の一回転内の補正微小位置信号θａ１を求めると共に、原速度指令信号Ｖａがゼロになると、補正微小位置信号θａ１を出力する補正位置手段としての一回転内補正器４２７と、ゲインＫａを有するゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還微小位置信号θＬ１と補正微小位置信号θａ１との差となる微小位置偏差θｅ１を求める減算器３２８と、ゲイン器３２９の出力となる補正微小速度信号ＶＬ１と速度基準信号Ｖｏとの差となる補正速度偏差Ｖｏｅを求める減算器３３３とを備えている。
上記のように構成されたモータ制御装置の動作を第２図、第５図乃至第７図によって説明する。いま、モータ制御装置４００を動作するに当たり、モータ１８の原点位置復帰動作をした後、実施例１で説明したように速度指令発生器１０１から原速度指令信号Ｖａが発生してモータ１８を駆動制御する。
一回転内指令器３１１は、原速度指令信号ＶａをＲＡＭに記憶し（ステップＳ２０１）、原速度指令信号Ｖａがゼロか否かを判断する（ステップＳ２０３）。これは、原速度指令信号Ｖａがゼロになったことにより速やかに停止位置指令信号θｒ１を発生するためである。原速度指令信号Ｖａがゼロになれば、スイッチＳｐがオフからオンし、原速度指令信号Ｖａがゼロになる直前の原速度指令信号ＶａをＲＡＭから読み出して、モータ１８が正転か否かを原速度指令信号Ｖａ≧０か否かにより判断し（ステップＳ２０５）、Ｖａ≧０であれば、すなわち、モータ１８が正転であれば、停止位置偏差θｅｔ≧０か否かを判断する（ステップＳ２０７）。
一回転内指令器３１１は、θｅｔ≧０であれば、停止位置偏差θｅｔをΣ停止位置指令信号θｒｓとし（ステップＳ２１５）、各停止位置指令信号θｒ１の発生回数Ｎが、予め定められた規定回数Ｎｃよりも少ないか否か判断し（ステップＳ２１９）、規定回数Ｎｃよりも少なければ、Σ停止位置指令信号θｒｓ／Ｎｃとした停止位置指令信号θｒ１を発生して積分器３１３に入力する（ステップＳ２２１）。これは、Σ停止位置指令信号θｒｓよりも小さな停止位置指令信号θｒ１に基づいてモータ１８を清らかに加速させるためである。積分器３１３は、停止速度指令信号Ｖｒ１を発生して加算器３１５を介して積分器１０３に停止速度指令信号Ｖｒ１を入力する。
一回転内指令器３１１は、発生回数Ｎを１回加算し（ステップＳ２２３）、ステップＳ２１９、Ｓ２２１、Ｓ２２３を繰り返して発生回数Ｎが規定回数Ｎｃを越えると、各停止位置指令信号θｒ１をゼロとして（ステップＳ２２５）終了する。
ステップＳ２０７において、停止位置偏差θｅｔ≧０でなければ、予め定められたモータ１８を一回転させる一回転基準位置信号θｆと停止位置偏差θｅｔとの和となるΣ停止位置指令信号θｒｓを求める（ステップＳ２１１）。ここで、一回転基準位置信号θｆを加算するのは、モータ１８の回転方向を反転させないようにするためである。
なお、ステップＳ２０５において、原速度指令信号Ｖａ≧０でなければ、すなわち、モータ１８の逆転であれば、停止位置偏差θｅｔ＜０か否かを判断し（ステップＳ２０９）、θｅｔ＜０であれば、停止位置偏差θｅｔをΣ停止位置指令信号θｒｓとし（ステップＳ２１５）、上記ステップＳ２１９〜Ｓ２２５を実行する。
また、ステップＳ２０９において、位置偏差θｅｔ＜０でなければ、位置偏差θｅｔから一回転基準位置信号θｆを減算したΣ停止位置指令信号θｒｓを求める（ステップＳ２１３）。ここで、一回転基準位置信号θｆを減算するのは、モータ１８の回転方向を反転させないようにするためである。
一方、モータ１８の加速、減速の際に実施例１のように生じた補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αａを積分器３２３に入力し、積分器３２３は補正速度信号Ｖｒｓを発生して積分器３２５に入力する。積分器３２５は補正位置信号θｒｓを発生して一回転内補正器４２７に入力する。一回転内補正器４２７は、補正加速度信号αｓｅ，低加速度信号αｄに基づいて、モータ１８の一回転位置に換算した原補正微小位置信号θｓ１を作成する（ステップＳ３０１）。
一回転内補正器４２７は、第２図に示すように減速時において、モータ１８に流れる減速電流Ｉｂが予め定められた電流Ｉｎ以下か否か判断し、Ｉｂ≦Ｉｎであれば、補正加速度信号αｓｅがゼロになったか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、Ｉｂ≦Ｉｎを判断するのは、モータ１８の停止間際に補正微小位置信号θａ１を発生するためである。さらに、補正加速度信号αｓｅがゼロでなければ、原補正微小位置信号θｓ１が確定しないからである。
一回転内補正器３２７は、ステップＳ３０３の要件を満たせば、モータ１８が正転か否かを原速度指令信号Ｖａ≧０か否かにより判断し（ステップＳ３０７）、原速度指令信号Ｖａ≧０であれば、すなわち、モータ１８が正転ならば、原補正微小位置信号θｓ１≧０を判断する（ステップＳ３０９）。θｓ１≧０であれば、原補正微小位置信号θｓ１と等しい補正微小位置信号θａ１を発生し（ステップＳ３１１）、減算器３２８は、ゲイン器３２９、積分器３３１を介して得られた帰還位置信号θＬ１と補正微小位置信号θａ１との差となる微小偏差位置θｅ１を求め、ゲイン器３２９が補正微小速度信号ＶＬ１を発生する（ステップＳ３１３）。
一方、ステップＳ３０９において、原補正微小位置信号θｓ１≧０でなければ、原補正微小位置信号θｓ１に一回転基準位置信号θｆを加算した補正微小位置信号θａ１を発生する。
また、ステップＳ３０７において、原速度指令信号Ｖａ≧０でなければ、原補正微小位置信号θｓ１＜０を判断し（ステップＳ３１５）、θｓ１＜０であれば、原補正微小位置信号θｓ１と等しい補正微小位置信号θａ１を発生する。（ステップＳ３１７）。なお、ステップＳ３１５において、θｓ１＜０でなければ、原補正微小位置信号θｓ１に一回転基準位置信号θｆを加算した補正微小位置信号θａ１を発生する（ステップＳ３１９）。
そして、停止速度指令信号Ｖｒ１が微分器１０３、減算器１０４を介して積分器１０５から基準速度指令信号Ｖｏを発生し、加算器３３３は、基準速度指令信号Ｖｏと補正微小速度信号ＶＬ１との和となる停止速度指令信号Ｖｏｅを求めて積分器１０７に入力する。積分器１０７から位置指令信号θｒを発生してモータ１８を駆動制御する。上記実施例１のようにモータ１８に所望の電流を流して駆動する。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係るモータの制御装置は、ＮＣ装置の主軸モータの用途に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例によるモータ制御装置を示すブロック図である。
第２図は、第１に示すモータ制御装置により駆動されるモータの速度対時間曲線図である。
第３図は、第１図に示す補正加速度器の動作を示すフローチャートである。
第４図は、本発明の他の実施例によるモータ制御装置を示すブロック図である。
第５図は、本発明の他の実施例によるモータ制御装置を示すブロック図である。
第６図は、第５図に示す一回転内指令器の動作を示すフローチャートである。
第７図は、第５図に示す一回転内補正器の動作を示すフローチャートである。
第８図は、従来のモータ制御装置を示すブロック図である。
Claims (8)
- 被制御対象を駆動するモータの回転位置を位置検出信号として検出する位置検出手段と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置検出信号との差となる位置偏差に基づいて前記モータを位置ループにより制御する制御手段とを備えたモータの制御装置であって、
前記モータを加速又は減速させる原加速度指令信号を発生する加速度発生手段と、
前記モータの電流指令信号が予め定められた値に達すると、前記電流指令信号を制限すると共に、制限信号をオフからオンする電流制限手段と、
前記モータの制御装置、前記モータ、前記被制御対象の特性を含む等価な位置制御系のモデルを有すると共に、前記位置指令信号を前記モデルに入力することにより前記モータの回転位置をモデル位置信号として求めるモデル手段と、
前記制限信号のオンにより前記モデル位置信号と前記位置検出信号との差となる補正位置偏差に基づいて第１の補正加速度信号を発生する補正加速度手段と、
前記原加速度指令信号と前記第１の補正加速度信号との差となる加速度偏差に基づいて前記位置指令信号を発生する位置指令発生手段と、
を備えたことを特徴とするモータの制御装置。 - 前記第１の補正加速度信号の代りに、
前記制限信号がオンからオフになることにより前記第１の補正加速度信号よりも低い第２の補正加速度信号を発生する加速度減少手段を、
備えたことを特徴とする請求の範囲１に記載のモータの制御装置。 - 前記加速度減少手段は、前記モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、
前記加速度偏差に基づいて基準速度指令信号を発生する基準速度指令発生手段と、
前記原速度指令信号と前記基準速度指令信号との差となる基準速度偏差を求める第２の減算手段と、
前記基準速度偏差に基づいて前記第２の補正加速度信号を発生する変換手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲２に記載のモータ制御装置。 - 前記モータが加速中の場合、前記第１の補正加速度信号αｓｅ＜０を満たすことにより、前記第１の補正加速度信号をゼロにすると共に、前記モータが減速中の場合、前記第１の補正加速度信号αｓｅ＞０を満たすことにより、前記第１の補正加速度信号をゼロにする第１の補正手段と、
を備えたことを特徴する請求の範囲１又は２に記載のモータ制御装置。 - 前記モータが加速中の場合、前記第１の補正加速度信号αｓｅ、前記原加速度信号αａとすると、αｓｅ≧αａを満たすことにより、前記第１の補正加速度信号を前記原加速度信号以下にすると共に、前記モータが減速中の場合、αｓｅ＜αａを満たすことにより、前記第１の補正加速度信号を前記原加速度信号以下にする第２の補正手段と、
を備えたことを特徴する請求の範囲１又は２に記載のモータ制御装置。 - 前記モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、
前記第１及び第２の補正加速度信号に基づいて位置補正値の積算値となると共に、前記モータを駆動する積算位置補正信号を求める補正積算手段と、
前記原速度指令信号がオフすることにより前記積算補正位置補正信号を発生する積算指令発生手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲２に記載のモータ制御装置。 - 前記モータを回転させる原速度指令信号を発生する速度指令発生手段と、
前記原速度指令信号がオフすると、前記モータを所定の回転位置に停止させる停止位置指令信号を発生する停止指令発生手段と、
前記第１及び第２の補正加速度信号に基づいて前記モータの補正位置信号を求める補正位置手段と、
前記停止位置指令信号と前記補正位置信号との和となると共に、前記モータを駆動して所定の位置に停止させる補正停止信号を求める加算手段と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲２に記載のモータの制御装置。 - 前記補正位置偏差値が予め定められた値に達すると、警報を発する警報手段を、
備えたことを特徴とする請求の範囲１又は２に記載のモータ制御装置。
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