JP4350063B2

JP4350063B2 - 電動機制御装置

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Publication number: JP4350063B2
Application number: JP2005142866A
Authority: JP
Inventors: 真吾前田
Original assignee: 日本リライアンス株式会社
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2025-05-16
Also published as: JP2006318395A

Description

本発明は、振動またはノイズを伴う基準位置信号を入力とする基準位置信号同期型自動制御装置に関し、特に、振動またはノイズを伴う基準位置信号を入力とする電動機制御装置に関する。

従来の電動機制御装置を含む制御システムとして、特許文献１に記載のものが知られている。この制御システムは、図６に示すように、プレス機械１の上部には回転自在に支承されたクランク軸２が設けられており、このクランク軸２の下方には本体フレーム１ａに対して上下動自在に支承されたスライド３が配設されている。このスライド３は、クランク軸２の一部に設けられた偏心部に組み込まれた連結棒４と連結されており、クランク軸２の回転により連結棒４を介して上下動するようになっている。スライド３の下面には所定数の上金型６ａが取り付けられており、また、本体フレーム１ａの下部に設けられたボルスタ５の上面には上金型６ａと同数の下金型６ｂが組み付けられている。そして、これらの一対の上金型６ａと下金型６ｂにより一組の加工ステーションを構成している。通常のトランスファプレスでは、複数の加工ステーションを有している。また、クランク軸２の回転軸には、クランク角度を検出するクランク角度検出器９が取り付けられており、このクランク角度検出器９により検出されたクランク角度信号は後述する制御器１０に入力される。

さらに、これらの複数の加工ステーション間でワークを搬送するトランスファフィーダは、ワーク搬送用の把持具が取り付けられているトランスファフィードバー８と、このトランスファフィードバー８を所定の２次元または３次元のモーションで駆動するサーボモータ７と、このサーボモータ７を所定の２次元または３次元のモーションカーブに従ってスライド３に同期させて制御する制御器１０とを備えている。なお、前記トランスファフィーダは、１個のサーボモータ７を回転させることによって、カム等を用いて機械的にトランスファフィードバー８の２次元または３次元のモーションを制御するものであってもよく、あるいは、２次元または３次元のモーションの各軸に対応する前記サーボモータ７をそれぞれ有してこの複数軸のサーボモータ７を回転させることによって、電気的にトランスファフィードバー８の２次元または３次元のモーションを制御するものであってもよい。

図７に示すように、クランク角度検出器９は、クランク軸２の回転角度を検出し、クランク角度信号として制御器１０に出力する。制御器１０は、例えば、マイクロコンピュータを主体としたコンピュータ装置により構成される。この制御器１０は、前記クランク角度信号を入力して後述のような所定の処理を行い、入力したクランク角度信号に含まれる振動成分を除去したクランク角度信号を生成すると共に、この除去処理に伴うクランク角度のズレ量の積算値を演算し、このズレ量積算値に基づいて前記生成したクランク角度信号を補正し、この補正信号によってサーボモータ７の指令値を演算して出力する。制御器１０は、このような各処理を行う速度信号変換手段１１と、振動成分除去手段１２と、位置信号変換手段１３と、ズレ量積算手段１４と、ズレ量補正手段１５と、モータ指令値演算手段１６とを備えている。

速度信号変換手段１１は、クランク角度検出器９が検出したクランク角度信号Ｐ１（電動機の基準位置信号に相当する）に基づいて、クランク角度の速度信号、すなわちクランク角度の微分信号を生成する。この処理方法は、例えば、所定のサンプリング時間毎に入力したクランク角度を記憶し、各サンプリング時のクランク角度と前回サンプリング時のクランク角度との差を角度変化分として演算し、この所定時間毎の角度変化分を前記クランク角度の微分信号として処理するようにしてもよい。このとき、入力したクランク角度の振動成分は、トランスファ加工時に発生するスライド３の振動によるものであり、上記の速度信号にはこの振動成分の微分値に相当する信号が含まれる。

振動成分除去手段１２は、このクランク角度の速度信号に含まれている振動成分を除去してクランク角度の滑らかな変化に変換するすべりクラッチのような機能を有している。この変換方法としては、例えば、所定の許容値以上の大きな速度値のときにこの許容値に制限するようにしてもよい。したがって、急激なクランク角度の変化が無くなるが、本振動成分除去処理により本来のクランク角度とのズレが生じることになる。振動成分除去手段１２は、この変換されたクランク角度の滑らかな変化に対応する速度信号を位置信号変換手段１３に出力する。

位置信号変換手段１３は、この滑らかな変化に変換された速度信号を元のクランク角度信号Ｐ１に相当する位置信号Ｐ２に変換する。ここで、この変換処理は、例えば、前記速度信号変換手段１１の速度信号変換処理と反対の処理を行うようにすればよい。

ズレ量積算手段１４は、所定のサンプリング時間毎に、クランク角度検出器９から入力した前記クランク角度信号Ｐ１と、位置信号変換手段１３から入力した、振動成分が除去された位置信号Ｐ２との差をクランク角度のズレ量として演算し、このズレ量を積算する。そして、このズレ量の積算値をズレ量補正手段１５に出力する。

ズレ量補正手段１５は、このズレ量積算値に基づいて前記位置信号Ｐ２の補正値Ｅを算出する。この補正値Ｅの算出方法としては、例えば、このズレ量積算値が所定値以上となったときに、この所定値よりも小さく、かつ、クランク角度の急激な変化とならない程度の微小量を補正値Ｅとして算出することができる。このとき、ズレ量積算値からこの補正値Ｅの分だけが減算される。そして、ズレ量補正手段１５は、この補正値Ｅを前記位置信号Ｐ２に加算し、補正されたクランク角度信号Ｐ３を生成し、このクランク角度信号Ｐ３をモータ指令値演算手段１６に出力する。

モータ指令値演算手段１６は、このクランク角度信号Ｐ３に対応して、予め設定している所定のモーションカーブに沿ってトランスファフィードバー８が動作するように、サーボモータ７の指令値を演算する。前述のように、トランスファフィーダの２次元または３次元のモーションが機械的な駆動によっても、または電気的な駆動によっても、いずれでもよいが、ここでは、電気的にモーションを制御する場合を説明する。この場合には、トランスファフィードバー８のモーションは、トランスファ加工をする成型品の形状に対応して２次元または３次元の動作ができるように、予め複数のモーションカーブとして設定され、このモータ指令値演算手段１６により記憶されている。このモーションカーブは、例えば２次元動作の場合には、それぞれクランク角度に対応した、ワーク搬送用のアドバンス・リターンダイアグラム１７と、ワークを把持または解放するためのクランプ・アンクランプダイアグラム１８の２系統から形成されている。また、例えば３次元動作の場合は、上記２次元動作の２系統のダイアグラムに加えて、ワークを下金型６ｂより持ち上げて次の加工ステーションの下金型６ｂの上に置くためのアップ・ダウンダイアグラム１９の３系統から形成されている。これらのモーションカーブには、図７に示すように、クランク角度に対応して、２次元または３次元の動作方向に相当する各軸のサーボモータ７のストローク値（位置データ）が表されている。

モータ指令値演算手段１６は、これらのモーションカーブに基づいて、前記クランク角度信号Ｐ３に対応する各軸の目標位置と現在位置とを比較して、この差が小さくなるように速度指令値を演算し、この演算した速度指令値をサーボアンプ（図示せず）に出力して各軸対応のサーボモータ７を制御する。

図５は、従来技術におけるノイズを抑制するための他の回路を示す図である。図５に示すように、角度検出器またはリニアスケールによって出力される基準位置信号にノイズがある場合、基準位置信号を単にフィルタ回路２０、例えば１次遅れフィルタ回路よってノイズを除去した基準位置信号とすることが知られている。

特開平１１−１０４８９９号公報

しかしながら、従来は、クランク角度信号を得るために、位置信号変換手段１３の処理が、速度信号変換手段１１の速度信号変換処理と反対の処理を行っているに過ぎない。このため、スライドを駆動するクランク軸を制御する電動機の位置決め精度が劣化する虞がある。

本発明の目的は、回転位置信号または直線位置信号等の基準位置信号に振動またはノイズが伴う場合であっても、電動機の位置決め精度を向上させることが可能な電動機制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、１つの基準位置信号に含まれる振動またはノイズを除去し、それに伴って発生する位置偏差を補正して新たな基準位置信号を生成し、新たな基準位置信号に基づいて、１または複数の制御軸を駆動する電動機の各位置指令値を生成し、各位置指令値と電動機の位置フィードバック信号とによって各電動機を制御する電動機制御装置において、任意の時刻におけるn回目スキャンの基準位置信号Ａ _nと、所定時間経過後のn+1回目スキャンの基準位置信号Ａ _n+1と、n-1回目スキャンの新たな基準位置信号Ｈ _n-1 とを入力し、基準位置信号Ａ _n と基準位置信号Ａ _n+1 とからn回目スキャンの基準速度信号Ｂ _nを演算し、演算結果により得られる基準速度信号Ｂ _nの速度群の平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均速度信号Ｃ _n が示す１スキャンあたりの基準位置変化分と、新たな基準位置信号Ｈ _n-1 とを加算し、演算結果により得られるn回目スキャンの第１基準位置演算信号Ｄ _n を出力する基準位置予見演算手段と、n-1回目スキャンの新たな基準位置信号Ｈ _n-1 と、n-1回目スキャンの基準位置信号Ａ _n-1 とを入力し、新たな基準位置信号Ｈ _n-1 から基準位置信号Ａ _n-1 を減算し、演算結果により得られるn回目スキャンの第１位置偏差信号Ｅ _n を出力する第１減算器と、n回目スキャンの第１位置偏差信号Ｅ _n と、n回目スキャンの第１基準位置演算信号Ｄ _n とを入力し、第１位置偏差信号Ｅ _n の平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均位置偏差信号Ｆ _n を制限し、得られる制限付き平均位置偏差信号Ｇ _n を、第１基準位置演算信号Ｄ _n から減算し、演算の結果得られるn回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ _n を新たな基準位置信号Ｈ _n として出力する位置補正制御手段とを備えることを特徴とする。

さらに、好適には、基準位置予見演算手段は、n回目スキャンの前記基準位置信号Ａ_nと、所定時間経過後のn+１回目スキャンの基準位置信号Ａ_n+1とを入力し、n+1回目スキャンの基準位置信号Ａ_n+1からn回目スキャンの基準位置信号Ａ_nを減算し、演算結果により得られる基準位置変化値に所定時間の逆数を乗算し、演算結果により得られるn回目スキャンの基準速度信号Ｂ_nを出力する速度検出回路と、基準速度信号Ｂ_nの速度群を入力し、速度群の算術的平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nを出力する速度フィルタ回路と、平均速度信号Ｃ_nと、第２基準位置演算信号Ｈ_n-1を入力し、平均速度信号Ｃ_n が示す１スキャンあたりの基準位置変化分と第２基準位置演算信号Ｈ_n-1を加算し、演算結果により得られる第１基準位置演算信号Ｄ_nを出力する位置生成回路とを備えることを特徴とする。

さらに、好適には、位置補正制御手段は、第１位置偏差信号Ｅ_nを入力し、第１位置偏差信号Ｅ_nの算術的平均値を演算し、演算結果により得られる平均位置偏差信号Ｆ_nを出力する偏差フィルタ回路と、平均位置偏差信号Ｆ_nを入力し、平均位置偏差信号Ｆ_nを制限し、得られる制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nを出力するリミット回路と、制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nと第１基準位置演算信号Ｄ_nを入力し、第１基準位置演算信号Ｄ_nから制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nを減算し、演算結果により得られるn回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_nを出力する第２減算器とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、基準位置信号に振動またはノイズが伴う場合であっても、電動機の位置決め精度を向上させることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る電動機制御装置を多軸のプレス装置に適用した場合の制御ブロック図である。ここで、添え字a、b等は、第１の制御軸、第２の制御軸等に対応する各構成要素を示す。また、制御軸は、例えば、プレス装置のフィード用、クランプ用等に供する。以下、説明を簡潔にするために、制御軸が１軸の場合（第１の制御軸の場合）について説明する。

図１に示すように、プレス装置２５は、電動機制御装置２６、制御対象（電動機および負荷）３５a、速度検出器３６a、第１積分器３７a、および位置検出器３８aを備える。

電動機制御装置２６は、第１の制御軸の制御部２８a、および基準位置信号生成手段２７を備える。

制御部２８aは、位置指令生成器２９a、第３減算器３０a、位置制御器３１a、第４減算器３２a、速度制御器３３a、および第５減算器３４aを備える。

位置指令生成器２９aは、第２基準位置演算信号Ｈ_nを入力し、第２基準位置演算信号Ｈ_nを基準として、制御軸の位置指令信号を経過時間毎に設定し、位置指令信号を第３減算器３０aに出力する。

第３減算器３０aは、位置指令信号と、位置検出器３８aからの実位置信号θa、例えば、積分器３７aを介して速度検出器３６aによる実位置信号θaとを入力し、位置指令信号から実位置信号θaを減算し、演算結果により得られる第２位置偏差信号を位置制御器３１aに出力する。

位置制御器３１aは、第２位置偏差信号を入力し、第２位置偏差信号に位置ゲインを乗算し、演算結果により得られる速度指令信号を第４減算器３２aに出力する。

第４減算器３２aは、速度指令信号と、速度検出器３６aからの実速度信号ωaとを入力し、速度指令信号から実速度信号ωaを減算し、演算結果により得られる速度偏差を速度制御器３３aに出力する。

速度制御器３３aは、速度偏差を入力し、速度偏差に速度ゲイン定数を乗算し、演算結果により得られるトルク指令信号、つまり電流指令信号を第５減算器３４aに出力する。

第５減算器３４aは、電流指令信号と、電動機巻線に配設される電流センサ（図示せず）からの電動機の実電流信号Iaとを入力し、電流指令信号から実電流信号Iaを減算し、演算結果により得られる電流偏差信号を電動機３５aに加える。

図２は、本発明に係る電動機制御装置における経過時間に対する基準位置信号（入力側）を示す図である。縦軸は、入力側の基準位置信号Ａを示し、例えば、図６および図７において、プレス機械１のスライド３を上下動させるクランク軸２の回転軸に配設される前記クランク角度検出器９により検出される角度の基準信号に相当する。例えば、角度０度〜３５９度とする。ここで、Ａ₁，Ａ₂，Ａ_n-1，Ａ_n，Ａ_n+1は、時刻ｔ₁，ｔ₂，ｔ_n-1，ｔ_n，ｔ_n+1におけるそれぞれの基準位置を示す。また、nは、正の整数とする。横軸は、経過時間ｔを示す。

図２（Ａ）は、クランク軸２が繰り返し回転したときの経過時間に対する基準位置信号Ａ（入力側）を示す、本例は繰り返し回数が４回である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のクランク軸２が１回転する区間Ｓにおける基準位置信号Ａを拡大した図を示す。ここで、時刻ゼロからある微小時間（最小サンプリング時間ＳＴに相当）後の時刻t1におけるスキャンを１回目スキャンと呼び、以下同様に時刻t_nにおけるスキャンをn回目スキャンと呼ぶ。

図３は、本発明に係る電動機制御装置における基準位置信号生成手段の構成を示す図である。図３に示すように、基準位置信号生成手段２７は、基準位置予見演算手段３９、位相補償制御手段（位置補正制御手段）４３、および第１減算器４７を備える。

基準位置予見演算手段３９は、速度検出回路４０、速度フィルタ回路４１、および位置生成回路４２を備える。速度検出回路４０は、n回目スキャンの基準位置信号Ａ_nと最小サンプリング時間ＳＴ後の_n+１回目スキャンの基準位置信号Ａ_n+1を入力し、n+1回目スキャンの基準位置信号Ａ_n+1からn回目スキャンの基準位置信号Ａ_nを減算し、演算結果により得られる基準位置変化値に最小サンプリング時間ＳＴの逆数を乗算し、演算結果により得られるn回目スキャンの基準速度信号Ｂ_nを速度フィルタ回路４１に出力する。

速度フィルタ回路４１は、前記基準速度信号Ｂ_nの速度群Ｂ_n，Ｂ_n+1，Ｂ_n+2，・・・，Ｂ_n+mを入力し、前記速度群の算術的平均値を演算し、得られるn回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nを位置生成回路４２に出力する。ここで、mは、正の整数とする。基準位置信号Ａが急激に変化した場合でも、位相補償制御手段４３により位相補償（位置補正）を確実に動作させるために、速度平均回数mを極力小さくしなければならない。

位置生成回路４２は、平均速度信号Ｃ_nと、n-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1とを入力し、前記平均速度信号Ｃ_n が示す１スキャンあたりの基準位置変化分と前記第２基準位置演算信号Ｈ_n-1を加算し、演算結果により得られる第１基準位置演算信号Ｄ_nを位相補償制御手段４３に出力する。

位相補償制御手段４３は、偏差フィルタ回路４４、リミット回路４５、および第２減算器４６を備える。偏差フィルタ回路４４は、後述する第１位置偏差信号Ｅ_nを入力し、第１位置偏差信号Ｅ_nの算術的平均値を演算し、演算結果により得られる平均位置偏差信号Ｆ_nをリミット回路４５に出力する。

リミット回路４５は、平均位置偏差信号Ｆ_nを入力し、プラス・マイナスリミット値を設定し平均位置偏差信号Ｆ_nに制限をかけて、制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nを第２減算器４６に出力する。

第２減算器４６は、第１基準位置演算信号Ｄ_nと、リミット回路４５からの制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nとを入力し、第１基準位置演算信号Ｄ_nから制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nを減算し、演算結果により得られる第２基準位置演算信号Ｈ_nを制御部２８aに出力する。

第１減算器４７は、n-１回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1とn-１回目スキャンの基準位置信号Ａ_n-1を入力し、第２基準位置演算信号Ｈ_n-1から基準位置信号Ａ_n-1を減算し、演算結果得られるn回目スキャンの第１位置偏差信号Ｅ_nを位相補償制御手段４３に出力する。

次に、電動機制御装置２６の動作について説明する。先ず、概略として、ノイズを有する基準位置信号Ａを基準位置信号生成手段２７に入力すると、基準位置信号生成手段２７によって、ノイズが除去された基準位置演算信号Ｈを出力する。次に、基準位置演算信号Ｈを位置指令信号生成器２９aに入力すると、位置指令信号生成器２９aによって、各時刻における基準位置演算信号Ｈに対応して電動機３５aの位置指令信号を設定する。例えば、基準位置演算信号Ｈを角度表示し、経過時間に対する基準角度の変化に対応して電動機３５aの回転角度を設定する。さらに、位置指令信号と電動機３５aの実位置信号θaを第３減算器３０aに入力すると、第３減算器３０aによって、位置指令信号から実位置信号θaを減算し、得られる第２位置偏差信号を出力する。第２位置偏差信号を位置制御器３１ａに入力すると、位置制御器３１ａによって、第２位置偏差信号に位置ゲイン定数を乗算し、得られる速度指令信号を出力する。次に、速度指令信号と速度検出器３６aからの電動機３５aの実速度信号ωaとを第４減算器３２aに入力すると、第４減算器３２ａによって、速度指令信号から実速度信号ωaを減算し、得られる速度偏差を出力する。この速度偏差を速度制御器３３ａに入力すると、速度制御器３３ａによって、速度偏差に速度ゲイン定数を乗算し、得られるトルク指令信号を出力する。このトルク指令信号つまり電流指令信号と電動機巻線に配設される電流センサ（図示せず）からの電動機の実電流信号Iaとを第５減算器３４aに入力すると、第５減算器３４ａによって、電流指令信号から実電流信号Iaを減算し、得られる電流偏差信号を出力する。この電流偏差信号が電動機３５aに加えられる。これにより、電動機３５aの速度および位置が、速度指令信号および位置指令信号に一致するように速度および位置制御される。

次に、基準位置信号生成手段２７の動作について詳しく説明する。図４は、本発明に係る電動機制御装置における基準位置信号生成手段２７による基準位置信号の生成処理のフローチャートを示す図である。

図４に示すように、先ず、基準位置信号生成手段２７の初期化を行なう（Ｓ１）。すなわち、第１基準位置演算信号Ｄおよび平均位置偏差信号Ｆに値Ａ₀，０をそれぞれ設定する。ここで、Ａ₀は、例えば、１回転型絶対値エンコーダの場合、０度から３５９度の間の任意の値とする。また、機械側の位相（位置）、例えばスライドの位相（位置）およびエンコーダの位相（位置）は、予め調整されているものとする。したがって、初期設定において、第２基準位置演算信号Ｈは、値Ａ₀となる。何故ならば、図３に示したように、第２減算器４６によって、第１基準位置演算信号Ｄから制限付き平均位置偏差信号Ｇを減算すると、第２基準位置演算信号Ｈを得る。また、いまリミット回路４５の入力信号がゼロであるから、リミット回路４５の出力信号がゼロとなる。つまり、値Ａ₀とする第１基準位置演算信号Ｄが、第２減算器４６に入力されると、第２基準位置演算信号Ｈとして、同一信号Ｄを出力するからである。

次に、ある時刻t_nにおける基準位置信号Ａ_nを速度検出回路４０に入力する（Ｓ２）。基準位置信号Ａ_nを速度検出回路４０に入力すると、基準位置信号Ａ_nを時間微分し、演算結果により得られる速度信号Ｂ_nを速度フィルタ回路４１に出力する（Ｓ３）。速度信号Ｂ_nを速度フィルタ回路４１に入力し、時刻t_nからさらに複数のスキャン、例えば８回分の時刻までの速度を取り込んで、これらの速度群の算術的平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nを位置生成回路４２に出力する（Ｓ４）。n回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nと、n-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1とを位置生成回路４２に入力し、n回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nと、n-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1を加算し、演算結果により得られるn回目の第１基準位置演算信号Ｄ_nを第２減算器４６に出力する（Ｓ５）。n回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nと、n-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1とを位置生成回路４２に入力し、n回目スキャンの平均速度信号Ｃ_nとn-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1を加算することにより、第２基準位置演算信号Ｈ_n-1の帰還信号を設けない場合に比べて、電動機の位置精度を向上させることができる。

次に、n回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_nと、n回目スキャンの基準位置信号Ａ_nとを偏差フィルタ回路４４に入力し、時刻t_nからさらに複数のスキャン、例えば８回分の時刻までの位置偏差を取り込んで、これらの位置偏差の算術的平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均位置偏差信号Ｆ_nをリミット回路４５に出力する（Ｓ６）。平均位置偏差信号Ｆ_nをリミット回路４５に入力すると、例えば、プラス・マイナスリミット値として、平均位置偏差信号Ｆ_nが制限された制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nを第２減算器４６に出力する（Ｓ７）。第１基準位置演算信号Ｄ_nと制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nとを第２減算器４６に入力すると、第１基準位置演算信号Ｄ_nから制限付き平均位置偏差信号Ｇ_nを減算し、演算結果により得られる第２基準位置演算信号Ｈ_nを位置指令信号生成器２９aに出力する（Ｓ８）。n-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1と、n-1回目スキャンの基準位置信号Ａ_n-1とを第２減算器４７に入力し、n-1回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ_n-1からn-1回目スキャンの基準位置信号Ａ_n-1を減算し、演算結果により得られる第１位置偏差信号Ｅ_nを偏差フィルタ回路４４に出力する（Ｓ９）。その後、さらに繰り返し動作するとき、Ｓ２に戻る。これにより、基準位置信号に振動またはノイズが伴っても電動機の位置決め精度を向上させることができる。

以上の説明では、本発明による電動機制御装置２６は、基準位置信号Ａから基準位置演算信号Ｈを求め、この基準位置演算信号Ｈを基準とし、制御軸が１軸からなる制御対象３５aを駆動するようにしたが、制御軸が複数軸からなる制御対象を駆動する場合についても適用することができる。

また、本発明による電動機制御装置２６は、回転角度信号を基準位置信号Ａとして、制御対象３５aを駆動するようにしたが、直線位置信号を基準位置信号Ａとして、制御対象を駆動する場合についても適用することができる。

本発明に係る電動機制御装置をプレス装置に適用した制御ブロック図である。本発明に係る電動機制御装置における基準位置信号を示す図である。本発明に係る電動機制御装置における基準位置信号生成手段の構成を示す図である。本発明に係る電動機制御装置における基準位置信号生成手段による信号生成のフローチャートを示す図である。従来技術におけるノイズを抑制するための他の回路を示す図である。従来技術におけるプレストランスファフィーダの振動抑制制御装置を備えたプレス機械の正面図である。従来技術におけるプレストランスファフィーダの振動抑制制御装置に係る制御ブロック図である。

符号の説明

１プレス機械
２クランク軸
３スライド
７サーボモータ
８トランスファフィーダバー
９クランク角度検出器
１０制御器
２０フィルタ回路
２５プレス装置
２６電動機制御装置
２７基準位置信号生成手段
２８制御部
２９位置指令信号生成器
３０第３減算器
３１位置制御器
３２第４減算器
３３速度制御器
３４第５減算器
３５制御対象（電動機および負荷）
３６速度検出器
３７積分器
３８位置検出器
３９基準位置予見演算手段
４０速度検出回路
４１速度フィルタ回路
４２位置生成回路
４３位相補償制御部
４４偏差フィルタ回路
４５リミット回路
４６第２減算器
４７第１減算器

Claims

１つの基準位置信号に含まれる振動またはノイズを除去し、前記除去に伴って発生する位置偏差を補正して新たな基準位置信号を生成し、前記新たな基準位置信号に基づいて、１または複数の制御軸を駆動する電動機の各位置指令値を生成し、前記各位置指令値と前記電動機の位置フィードバック信号とによって前記各電動機を制御する電動機制御装置において、
任意の時刻におけるn回目スキャンの前記基準位置信号Ａ _nと、所定時間経過後のn+1回目スキャンの前記基準位置信号Ａ _n+1と、n-1回目スキャンの前記新たな基準位置信号Ｈ _n-1 とを入力し、前記基準位置信号Ａ _n と前記基準位置信号Ａ _n+1 とからn回目スキャンの基準速度信号Ｂ _nを演算し、演算結果により得られる前記基準速度信号Ｂ _nの速度群の平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均速度信号Ｃ _n が示す１スキャンあたりの基準位置変化分と、前記新たな基準位置信号Ｈ _n-1 とを加算し、演算結果により得られるn回目スキャンの第１基準位置演算信号Ｄ _n を出力する基準位置予見演算手段と、
n-1回目スキャンの前記新たな基準位置信号Ｈ _n-1 と、n-1回目スキャンの前記基準位置信号Ａ _n-1 とを入力し、前記新たな基準位置信号Ｈ _n-1 から前記基準位置信号Ａ _n-1 を減算し、演算結果により得られるn回目スキャンの第１位置偏差信号Ｅ _n を出力する第１減算器と、
n回目スキャンの前記第１位置偏差信号Ｅ _n と、n回目スキャンの前記第１基準位置演算信号Ｄ _n とを入力し、前記第１位置偏差信号Ｅ _n の平均値を演算し、演算結果により得られるn回目スキャンの平均位置偏差信号Ｆ _n を制限し、得られる制限付き平均位置偏差信号Ｇ _n を、前記第１基準位置演算信号Ｄ _n から減算し、演算の結果得られるn回目スキャンの第２基準位置演算信号Ｈ _n を前記新たな基準位置信号Ｈ _n として出力する位置補正制御手段と
を備えることを特徴とする電動機制御装置。
前記基準位置予見演算手段は、
前記基準位置信号Ａ _n と、所定時間経過後の前記基準位置信号Ａ _n+1 とを入力し、前記基準位置信号Ａ _n+1 から前記基準位置信号Ａ _n を減算し、演算結果により得られる基準位置変化値に前記所定時間の逆数を乗算し、演算結果により得られる基準速度信号Ｂ _n を出力する速度検出回路と、
前記基準速度信号Ｂ _n の速度群を入力し、前記速度群の算術的平均値を演算し、演算結果により得られる平均速度信号Ｃ _n を出力する速度フィルタ回路と、
前記平均速度信号Ｃ _n と、前記第２基準位置演算信号Ｈ _n-1 とを入力し、前記平均速度信号Ｃ _n が示す１スキャンあたりの基準位置変化分と前記第２基準位置演算信号Ｈ _n-1 を加算し、演算結果により得られる前記第１基準位置演算信号Ｄ _n を出力する位置生成回路と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
前記位置補正制御手段は、
前記第１位置偏差信号Ｅ _n を入力し、前記第１位置偏差信号Ｅ _n の算術的平均値を演算し、演算結果により得られる平均位置偏差信号Ｆ _n を出力する偏差フィルタ回路と、
前記平均位置偏差信号Ｆ _n を入力し、前記平均位置偏差信号Ｆ _n を制限し、得られる制限付き平均位置偏差信号Ｇ _n を出力するリミット回路と、
前記制限付き平均位置偏差信号Ｇ _n と、前記第１基準位置演算信号Ｄ _n とを入力し、前記第１基準位置演算信号Ｄ _n から前記制限付き平均位置偏差信号Ｇ _n を減算し、演算結果により得られる第２基準位置演算信号Ｈ _n を出力する第２減算器と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。