JP5845434B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、モータが目標位置に到達したことを判定する位置決め完了判定の機能を有したモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device having a positioning completion determination function for determining that a motor has reached a target position.
半導体関連装置や電子部品実装機などでは、高速応答性が重要になり、特に位置指令に対する追従性の指標である位置決め整定時間の短縮が求められている。通常、サーボアンプなどモータを制御する機器では、目標位置に対するモータ位置のずれ(以下、適宜、位置偏差と呼ぶ)が整定幅以下になれば、目標位置に到達したと判断し、位置決め完了信号を出力する。上位コントローラはその位置決め完了信号が出力されたのを確認し、次の動作を開始する。特に、2軸が連動して動作する軸では、軸Aが目標位置にいることを前提に軸Bを動作させる、ということが行われる。このため、位置決め完了信号が出力されている状態では必ず整定幅以内にいなければならず、万が一、整定幅から出てしまった場合は、位置決め完了信号をOFFし、上位コントローラに伝えなければならない。 In semiconductor-related devices, electronic component mounting machines, and the like, high-speed response is important, and in particular, a reduction in positioning settling time, which is an index of followability to a position command, is required. Normally, a device that controls a motor, such as a servo amplifier, determines that the target position has been reached if the deviation of the motor position from the target position (hereinafter referred to as the “positional deviation” as appropriate) is less than the settling width. Output. The host controller confirms that the positioning completion signal has been output and starts the next operation. In particular, for an axis that operates in conjunction with two axes, the axis B is operated on the assumption that the axis A is at the target position. For this reason, when the positioning complete signal is output, it must be within the settling range. If it is out of the settling range, the positioning complete signal must be turned off and transmitted to the host controller. .
また、従来、このような位置決め完了を判定する手法として、例えば、特許文献1のような技術が提案されている。特許文献1では、レーザ光線の照射位置をミラーおよびミラー駆動装置によって移動させるガルバノスキャナ装置が開示されている。この装置は、ミラー駆動装置によってミラーの駆動位置が目標角度を含む所定の整定範囲内に達したことを検出してから、待機時間経過後に位置決め完了と判断する。そして、待機時間をミラーの駆動角度や目標角度に応じて変化させることで、待機時間を最小限にし、高スループットを実現していた。
Conventionally, for example, a technique as disclosed in
しかしながら、前述した従来の技術は、整定時の振動などにより、一旦位置決め範囲内に入ってから、再度範囲外に出てしまうような現象が生じると、位置決め完了割れが発生し、必ずしもそのときに整定範囲内にいるとは限らない。すなわち、このような現象が生じると、複数回に渡って整定範囲内到達を検出することになる。そして、これら検出から待機時間経過後に位置決め完了と判断するため、位置決め完了信号にも完了と未完了とが繰り返されるような位置決め完了割れが発生する。また、位置決め完了割れが発生すると、位置決め範囲内に入るタイミングが数回発生する。内部の検出サンプリングは有限の時間であるため、どのタイミングのものを基準にするかがばらつく可能性があり、その場合、待機時間の開始がばらつくため、結果、位置決め完了判定までの時間がばらつき、位置決め完了判定が不安定になるという課題があった。 However, the conventional technique described above causes a positioning completion crack when a phenomenon occurs that once enters the positioning range and then goes out of the range again due to vibration at the time of settling. It is not always within the settling range. That is, when such a phenomenon occurs, arrival within the settling range is detected a plurality of times. Then, since it is determined that the positioning is completed after the standby time elapses from these detections, a positioning completion crack that repeats the completion and incompleteness also occurs in the positioning completion signal. In addition, when a positioning completion crack occurs, the timing of entering the positioning range occurs several times. Since the internal detection sampling is a finite time, there is a possibility that it will vary in what timing reference, and in that case, the start of the waiting time varies, and as a result, the time until the positioning completion determination varies, There has been a problem that positioning completion determination becomes unstable.
図4は、従来の手法において位置決め完了割れが発生する場合の一例を示す図である。図4では、位置偏差と、位置決め完了割れを含む位置決め完了信号を示している。すなわち、図4の例では、整定時の振動などにより、位置偏差が、一旦位置決め範囲となる位置決め完了幅内のレベルに入ってから、再度範囲外に出てしまうような現象が生じ、その結果、位置決め完了割れが生じている。従来の判定方法では、このような位置決め完了割れが発生してしまうため、位置偏差の振動が発生しないよう、制御ゲインを下げるなどで対応する必要があり、結果的に位置決め整定時間が長くなり、装置としてのタクトタイムも長くなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example where a positioning completion crack occurs in the conventional method. FIG. 4 shows a positioning completion signal including a positional deviation and a positioning completion crack. That is, in the example of FIG. 4, a phenomenon occurs in which the position deviation once enters a level within the positioning complete width that becomes the positioning range and then goes out of the range again due to vibration at the time of settling. The positioning complete crack has occurred. In the conventional determination method, such a positioning completion crack occurs, so it is necessary to cope with it by lowering the control gain so that the vibration of the position deviation does not occur, resulting in a long positioning settling time, The takt time as a device also becomes longer.
さらに、特許文献1のように位置偏差が位置決め完了範囲内に入ってから遅延時間を持たせる手法では、装置のばらつきにより、位置偏差が位置決め完了範囲内に入る時間自体がばらつくため、結果的に位置決め完了出力が出る時間もばらつき、位置決め完了判定が不安定になるという課題もあった。
Further, in the method of giving a delay time after the position deviation enters the positioning completion range as in
本発明は上記従来の課題を解決するために成されたものであり、安定した位置決め完了判定を行うことができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive device capable of performing stable positioning completion determination.
本発明に係るモータ駆動装置は、位置検出器を有するモータを位置制御するモータ駆動装置である。本モータ駆動装置は、位置決め完了幅と位置決め判定遅延時間とを記憶する記憶部と、位置検出器からのモータ位置信号と位置指令値との位置偏差、および位置決め判定遅延時間に基づき、判定開始信号を生成して出力する判定開始信号出力部と、位置指令値とモータ位置信号と位置決め完了幅と判定開始信号とに基づき、位置決め完了信号を生成して出力する位置決め完了信号出力部とを備える。そして、判定開始信号出力部は、位置指令値が0になってから位置決め判定遅延時間経過した後に、判定開始信号を出力する。さらに、位置決め完了信号出力部は、判定開始信号が入力された以降で、かつ位置偏差が位置決め完了幅以内の場合のみ位置決め完了信号を出力する。 The motor drive device according to the present invention is a motor drive device that controls the position of a motor having a position detector. The motor drive device includes a storage unit for storing a positioning completion width and a positioning determination delay time, a position deviation between the motor position signal and the position command value from the position detector, and a positioning determination delay signal. And a positioning start signal output unit that generates and outputs a positioning completion signal based on the position command value, the motor position signal, the positioning completion width, and the determination start signal. Then, the determination start signal output unit outputs the determination start signal after the positioning determination delay time has elapsed after the position command value becomes zero. Further, the positioning completion signal output unit outputs the positioning completion signal only after the determination start signal is input and only when the position deviation is within the positioning completion width.
この構成によれば、整定時の振動などにより、位置指令値とモータ位置信号との差(位置偏差)に位置決め完了幅を超える振動が発生している場合でも、位置決め判定遅延時間を適切に設定することにより、位置決め完了信号出力が割れることなく、安定した出力が可能となる。また、万が一、位置決め判定遅延時間後に外力などにより、一旦整定した後に位置偏差が位置決め完了幅を超えた場合は、適切に位置決め完了信号出力をOFFすることができる。 According to this configuration, even when vibration exceeding the positioning completion width occurs in the difference (position deviation) between the position command value and the motor position signal due to vibration during settling, etc., the positioning judgment delay time is set appropriately. By doing so, it is possible to output stably without breaking the positioning completion signal output. In the unlikely event that the position deviation exceeds the positioning completion width after settling by an external force or the like after the positioning determination delay time, the positioning completion signal output can be appropriately turned off.
本発明のモータ駆動装置によれば、整定時の振動などにより、位置指令とモータ位置との差(位置偏差)に位置決め完了幅を超える振動が発生している場合でも、判定遅延時間を適切に設定することにより、位置決め完了信号出力が割れることなく、安定した出力が可能となる。また、万が一、判定遅延時間後に外力などにより、一旦整定した後に位置偏差が位置決め完了幅を超えた場合は適切に位置決め完了信号出力をOFFすることができる。 According to the motor driving device of the present invention, even when vibration exceeding the positioning completion width is generated in the difference (position deviation) between the position command and the motor position due to vibration at the time of settling, the determination delay time is appropriately set. By setting, a stable output is possible without breaking the positioning completion signal output. In the unlikely event that the position deviation exceeds the positioning completion width after settling by an external force after the determination delay time, the positioning completion signal output can be appropriately turned off.
以下、本発明を実施するための形態を、実施例にて図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in embodiments with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例におけるモータ駆動装置のブロック図である。図1に示すように、本発明のモータ駆動装置100は、モータ20に接続され、モータ20を駆動する。モータ20は、例えば、一般的に知られているように、駆動用の巻線を有した固定子と永久磁石を有した可動子とを含む構成である。モータ20の巻線に電圧を印加して電流を流すことによって、可動子が移動する。モータ駆動装置100は、可動子の位置を所定の位置に移動させる位置制御機能を有している。この機能実現のため、モータ20には、位置検出器21が取り付けられている。位置検出器21は、モータ20の可動子の位置を検出し、検出された位置がモータ位置信号10としてモータ駆動装置100に供給される。また、モータ駆動装置100には、例えば外部の上位コントローラ22などから位置指令値11が通知される。モータ駆動装置100は、モータ位置信号10に基づく位置が位置指令値11に追従するように、制御のための電圧である電圧指令信号19を生成する。そして、モータ駆動装置100は、生成した電圧指令信号19をモータ20の巻線に印加することによって、可動子を目的位置まで移動させるような位置制御を行う。
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
モータ駆動装置100は、位置制御を行う位置制御部110と位置決め完了の処理を行う位置決め完了処理部120とを含む構成である。
The
位置制御部110は、モータ位置信号10に基づく位置が位置指令値11に追従するように制御するための電圧指令信号19を生成し、モータ20へと出力する。すなわち、位置制御部110は、モータ位置信号10に基づく位置と位置指令値11との位置偏差を求め、この位置偏差に基づく電圧指令信号19を生成する。
The
位置決め完了処理部120は、モータが目標位置に到達したことを判定する位置決め完了判定の機能を実行する。すなわち、位置決め完了処理部120は、位置制御部110が実行する位置制御において、位置決めが完了したかどうかを判定し、位置決めが完了したと判定すると、位置決めが完了したことを示す位置決め完了信号15を上位コントローラ22へと出力する。
The positioning
図2は、位置決め完了処理部120の詳細な構成を示すブロック図である。図2に示すように、位置決め完了処理部120は、位置決めの完了に関する処理を実行するため、位置決め完了信号出力部1と、判定開始信号出力部2と、記憶部3とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the positioning
記憶部3は、位置決めの判定を遅延させるための所定の遅延時間である位置決め判定遅延時間12と、位置決めの完了を判定するための所定のレベルの範囲を示す位置決め完了幅14とを記憶している。記憶部3は、このような位置決め判定遅延時間12と位置決め完了幅14とを出力する。
The
判定開始信号出力部2には、上位コントローラ22から位置指令値11が供給されるとともに、判定開始信号出力部2は、記憶部3から位置決め判定遅延時間12を読み込んでいる。判定開始信号出力部2は、位置指令値11が0になったかどうかを監視している。判定開始信号出力部2は、位置指令値11が0になったと判定すると、0になったと判定した時刻から位置決め判定遅延時間12だけ遅延した時刻において、判定開始信号13を、位置決め完了信号出力部1へと出力する。このように、判定開始信号出力部2は、位置指令値11と位置決め判定遅延時間12とに基づき判定開始信号13を生成して出力する。
The
位置決め完了信号出力部1には、上位コントローラ22から位置指令値11が供給されるとともに、位置検出器21からモータ位置信号10が供給される。さらに、位置決め完了信号出力部1には、判定開始信号出力部2から判定開始信号13が供給されるとともに、位置決め完了信号出力部1は、記憶部3から位置決め完了幅14を読み込んでいる。位置決め完了信号出力部1は、判定開始信号出力部2から判定開始信号13が通知された時点において、位置指令値11とモータ位置信号10との差(位置偏差)が位置決め完了幅14の範囲内であるかどうかを判定する。そして、位置決め完了信号出力部1は、位置指令値11とモータ位置信号10との差が位置決め完了幅14の範囲内であると判定すると、位置決め完了信号15を出力する。このように、位置決め完了信号出力部1は、上位コントローラ22などからの位置指令値11と位置検出器21からのモータ位置信号10と位置決め完了幅14と判定開始信号13とに基づき位置決め完了信号15を生成して出力する。そして、位置決め完了信号出力部1は、判定開始信号13が入力された以降で、かつ位置偏差が位置決め完了幅14以内の場合のみ、位置決め完了信号15を出力する。このような位置決め完了信号15が、モータ駆動装置100から上位コントローラ22へと出力される。
The positioning completion
位置決め完了処理部120は、以上のように構成されており、このような構成により、位置指令値11が0になってから位置決め判定遅延時間12経過後に、位置指令値11とモータ位置信号10との差が位置決め完了幅14の範囲内であれば位置決め完了信号15を出力する。
The positioning
次に、本実施例のモータ駆動装置100の動作について説明する。図3は、本実施例における各信号の一例を示すタイミング図である。図3では、位置指令値11、位置指令値11とモータ位置信号10との差、すなわち位置偏差、および位置決め完了信号15のタイミングを示している。
Next, the operation of the
図3に示すように、位置指令値11が0になると、判定開始信号出力部2は、位置指令値11が0になった時刻から位置決め判定遅延時間12だけ遅延した時刻において、判定開始信号13を出力する。また、位置決め完了信号出力部1は、判定開始信号13が通知された時点において、位置偏差が位置決め完了幅14の範囲内であるかどうかを判定する。そして、位置決め完了信号出力部1は、位置偏差が位置決め完了幅14の範囲内であると判定すると、図3に示すように、位置決め完了をONで示す位置決め完了信号15を出力する。また、判定開始信号13が通知された時点において、位置決め完了信号出力部1は、位置偏差が位置決め完了幅14の範囲内ではないと判定すると、位置偏差が位置決め完了幅14の範囲内となるのを待って位置決め完了信号15を出力する。
As shown in FIG. 3, when the
このように、本実施例では、位置指令値11が0になってから位置決め判定遅延時間12経過後に、位置指令値11とモータ位置信号10との差が位置決め完了幅14の範囲内であれば位置決め完了信号15を出力する。本実施例ではこのように動作するため、図4に示した従来の手法に比べて図3に示すように位置決め完了割れは発生しておらず、位置決め完了割れの発生を抑制できる。
As described above, in this embodiment, if the difference between the
このように、本実施例のモータ駆動装置100によれば、位置決め完了割れの発生を抑制できるため、位置決め判定遅延時間12の間はどれだけ振動してもよく、その分、制御ゲインを上げることができ、結果的に位置決め整定時間も短くできる。
As described above, according to the
多軸の制御を行う装置では、軸ごとに目標の整定時間が決められ、その整定時間内に位置決め完了となるように制御ゲインを調整する。その際、整定時間の短縮の大きな障害になるのが、位置決め完了割れであり、基本的には割れが発生しないよう制御ゲインを調整しなければならない。本実施例の方式を用いれば、位置決め判定遅延時間12を目標の整定時間と同じ、またはそれより少し短い時間に設定することで、その間の位置決め完了割れが無視できる。このため、本実施例によれば、制御ゲインを従来より高く設定でき、整定時間を短縮することができる。
In an apparatus that performs multi-axis control, a target settling time is determined for each axis, and a control gain is adjusted so that positioning is completed within the settling time. At that time, the positioning completion crack is a major obstacle to shortening the settling time. Basically, the control gain must be adjusted so that the crack does not occur. If the system of the present embodiment is used, the positioning
また、上述したように、従来の特許文献1のような手法では位置決め完了出力が出力される時間がばらつくという課題があった。それに対し、本実施例では、位置指令値11が0になる地点を基準にしているため、装置のばらつきの影響をうけず、常に安定した時間で位置決め完了出力を出すことができるという特徴もある。
Further, as described above, the conventional technique as disclosed in
なお、記憶部3に記憶している位置決め判定遅延時間12と位置決め完了幅14は通信や前面パネルでの操作などにより、変更できるようにしておくとよい。
Note that the positioning
また、本発明を適用した場合でも、上位コントローラ側の位置決め完了検出処理部分は何も変更する必要がないこともメリットである。 In addition, even when the present invention is applied, there is an advantage that there is no need to change the positioning completion detection processing part on the host controller side.
また、上位コントローラが位置指令値を出力してから、位置決め完了出力がOFFになるのを確認して、モータが動作を開始したと判断している場合、ショートピッチ動作では位置決め完了出力がOFFになる時間が短いため、上位コントローラのサンプリング能力によっては取りこぼしが発生し、上位コントローラがモータの動作を認識できないことがある。そのような用途に対しても、本発明を適用すれば、位置決め完了信号15がOFFになる時間を位置決め判定遅延時間12で調整することができるため、この遅延時間を上位コントローラ22のサンプリング時間に対し、十分長くすることで前述の取りこぼしの問題を回避することができる。
When the host controller outputs a position command value and confirms that the positioning completion output is turned off and determines that the motor has started operation, the positioning completion output is turned off for short pitch operation. Therefore, depending on the sampling capability of the host controller, a failure may occur and the host controller may not recognize the motor operation. Even for such applications, if the present invention is applied, the time at which the
以上説明したように、本発明のモータ駆動装置は、判定開始信号出力部が、位置指令値が0になってから位置決め判定遅延時間経過した後に判定開始信号を出力し、位置決め完了信号出力部が、判定開始信号が入力された以降でかつ位置偏差が位置決め完了幅以内の場合のみ位置決め完了信号を出力する構成である。この構成により、位置決め完了割れの発生を抑制でき、安定した位置決め完了の判定を行うことができる。 As described above, in the motor drive device of the present invention, the determination start signal output unit outputs the determination start signal after the positioning determination delay time has elapsed after the position command value becomes 0, and the positioning completion signal output unit The positioning completion signal is output only after the determination start signal is input and only when the position deviation is within the positioning completion width. With this configuration, occurrence of positioning completion cracks can be suppressed, and stable positioning completion can be determined.
本発明のモータ駆動装置は、位置決め完了信号出力を遅延させる用途などにも有用である。 The motor driving device of the present invention is also useful for applications such as delaying the positioning completion signal output.
10 モータ位置信号
20 モータ
21 位置検出器
22 上位コントローラ
11 位置指令値
19 電圧指令信号
100 モータ駆動装置
110 位置制御部
120 位置決め完了処理部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
位置決め完了幅と位置決め判定遅延時間とを記憶する記憶部と、
前記上位コントローラから出力された位置指令値と前記位置決め判定遅延時間に基づき、判定開始信号を生成して出力する判定開始信号出力部と、
前記位置指令値と前記位置検出器からのモータ位置信号との位置偏差、および前記位置決め完了幅と前記判定開始信号とに基づき、位置決め完了信号を生成して出力する位置決め完了信号出力部とを備え、
前記判定開始信号出力部は、前記位置指令値が0になってから前記位置決め判定遅延時間経過した後に、前記判定開始信号を前記上位コントローラへ出力し、
前記モータ駆動装置は、目標の整定時間を決め、前記整定時間内に前記位置偏差が前記位置決め完了幅以内となるように制御ゲインを調整し、
前記位置決め判定遅延時間は、前記目標の整定時間と同じ、または前記目標の整定時間より短い時間に設定されることを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device that controls the position of a motor having a position detector by a position command from a host controller ,
A storage unit for storing a positioning completion width and a positioning determination delay time;
Based on the position command value and the previous Symbol positioning determination Priority determination delay time output from the host controller, and the determination start signal output section for generating and outputting a determination start signal,
A positioning completion signal output unit that generates and outputs a positioning completion signal based on a positional deviation between the position command value and the motor position signal from the position detector , and the positioning completion width and the determination start signal. ,
The determination start signal output unit outputs the determination start signal to the host controller after the positioning determination delay time has elapsed since the position command value becomes 0,
The motor drive device determines a target settling time, adjusts the control gain so that the position deviation is within the positioning completion width within the settling time,
The motor drive apparatus according to claim 1, wherein the positioning determination delay time is set to be equal to or shorter than the target settling time .
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