JPH01138991A - 電動機制御方式 - Google Patents

電動機制御方式

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JPH01138991A
JPH01138991A JP62295593A JP29559387A JPH01138991A JP H01138991 A JPH01138991 A JP H01138991A JP 62295593 A JP62295593 A JP 62295593A JP 29559387 A JP29559387 A JP 29559387A JP H01138991 A JPH01138991 A JP H01138991A
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JP
Japan
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command value
torque command
torque
section
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP62295593A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Nashiki
政行 梨木
Akihito Shibata
柴田 明仁
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、数値制御(以下NCという)工作機械等の軸
を動作させる電動機を制御して位置決め精度を向上させ
る電動機制御方式に関する。
(従来の技術) 第3図は、従来の電動機、例えばブラシレスサーボモー
タ(永久磁石同期電動機)の制御方式を実現する制御装
置の一例を示すブロック図であり、NC加ニブログラム
等の外部入力データに基づいて関数発生して工具等の移
動すべき位置指令値SPを求める関数発生部1と、この
関数発生部1h)らの位置指令値sp及び位置検出器1
6からの電動機位置検出値SDPの差を演算して位置誤
差量SEPとする位置減算部2と、この位置減算部2か
らの位置誤差量SEPに位置制御ループゲイン(Kv値
)を乗算して電動機15の回転速度指令値snsとする
位置制御部3とを有している。そして、位置検出器16
からの電動機位置検出値SDPに基づいて電動機15の
速度検出値SOSを求める速度算出部4と、位置制御部
3からの回転速度指令値SR5及び速度算出部4からの
速度検出値SO5の差を演算して速度誤差量SESとす
る速度減算部5と、この速度減算部5からの速度誤差量
SESをPI(Proportionalplus I
ntegral action)増幅することにより電
動機15に出力すべきトルク指令値STを求める速度制
御部6と、この速度制御部6からのトルク指令値STに
電流の振幅を比例させ、電動機15の回転位置に応じた
単位正弦波を乗算して3相のうちの2相(U相及びV相
)の電流指令値SU及びSVを求める交流電流指令算出
部7とを有している。さらに、アイソレータ方式により
検出された電動機15のU相(■相)電流検出値SDI
 (SDV)及び交流電流指令算出部7からの電流指令
値su (sv)の差を演算して電流誤差量SEU (
SEV)とする電流減算部8(9)と、この電流減算部
8(9)からの電流誤差量5EU(SEV)をPI増幅
してU相(■相)電流指令値■1J(Iv)を求める電
流増幅部10(11)と、これらの電流増幅部10.1
1からのU相電流指令値■。、V相電流指令値■、より
W相電流指令値!。を求める電流減算部12と、電流増
幅部10.11からのU相電流指令値IU、 v相電流
指令値Iv及び電流減算部13からのW相電流指令値I
wをそれぞれPWM(Pulse Width Mod
ulation)制御して変調信号Mu、Mv、Mwを
求めるPWM制御部13と、このPWM制御部13から
の変調信号MU、MV、MWによりインバータスイッチ
ング状態を決定して電動機15の各相巻線に電流U、V
、Wを出力するパワー増幅部14とで構成されている。
このような構成において、電動機15の制御は、位置誤
差量SEPから速度誤差量SESを求め、この速度誤差
量SESからトルク指令値STを求め、このトルク指令
値STから求めた電流指令値によって行なわれているの
で、上記誤差量SEP、SESが無くなったときにトル
ク指令値STが雫となり、結果的に電動機15の各相巻
線に電流が流れなくなって電動機15が停止する。
(発明が解決しようとする問題点) 上述した電動機制御方式にてNG工作機械の上下軸9例
えば第4図に示す横型マシニングセンタのY軸駆動系の
定位置位置決め動作を制御する場合、Y軸駆動系全体に
は次式(1)で示す力Fが常にY軸マイナス方向に作用
しているので、Y@駆動系をY軸上で定位置に停止させ
るためにはY軸駆動用電動機が力Fにつり合う一定のト
ルクを常にY軸プラス方向に出力しなければならない。
F=gW                ・・・・・
・・・・イ1)(W、Y軸駆動系重量、g;重力加速度
)しかし、前述したようにトルクを出力するには位置誤
差量を必要とするので、Y軸駆動用電動機がY軸駆動系
を定位置に停止させるための一定のトルク、即ち一定の
保持トルクを出力するために次式(2)で求められる定
常的位置決め誤差量が必ず発生することになる。
(保持トルク)= (位置決め誤差量)X(制御系増幅率)・・・・・・・
・・(2) この制御系増幅率を非常に大きな値で設定することが可
能であれば、定常的位置決め誤差量は加工精度上無視す
ることができるが、制御系の発振等の兼合いから制御系
増幅率の設定値に上限が存在し、このため定常的位置決
め誤差量の値が加工精度を悪化させるという欠点があっ
た。
また、上述した電動機制御方式にて第5図に示す多関節
ロボットの第1軸から第Vl軸のうち第1I軸の駆動系
の定位置位置決め動作を制御する場合、第1I軸にはワ
ーク、ロボットアームの重量等のトルク外乱が作用する
と共に、ロボットアームの伸縮に従って第1!軸用電動
機の負荷イナーシャが変動するので、例えば第6図(A
)及び(B) に示すように第■!軸を同一の回転角度
で停止させても第1+軸用電動機が異なる保持トルクを
出力しなければならない。従って、ワークの有無や第1
1軸以外の軸の位置により位置決め誤差量も変化するの
で第H軸の位置決め精度(他の軸も同様である)を向上
させることができないという問題があった。 本発明は
上述のような事情から成されたものであり、本発明の目
的は、NG工作機械等の軸の位置決めを正確に行なうこ
とができる電動機制御方式を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、電動機の位置誤差量から速度誤差量を求め、
この速度誤差量からトルク指令値を求め、このトルク指
令値から前記電動機に流すべき電流指令値を求めて前記
電動機を制御する電動機制御方式に関するものであり、
本発明の上記目的は、前記電動機に掛かる外力に等しい
保持トルク指令値を求め、この保持トルク指令値を前記
トルク指令値に加算したトルク指令値から前記電流指令
値を求めるようにすることによって達成される。
(作用) 本発明の電動機制御方式は、位置誤差量及び速度誤差量
によるトルク指令値に保持トルク指令値を加算して電流
指令値を求めているので、サーボ系制御ループの増幅率
の大小にかかわらず位置決め誤差量がτの正確な位置決
め動作を行なうことができるものである。
(実施例) 第1図は、本発明の電動機制御方式を実現する制御装置
の一例を第3図に対応させて示すブロック図であり、同
一構成箇所は同符号を付して説明を省略する。この制御
装置は、一定の保持トルクを必要とする対象軸(例えば
横型マシニングセンタにおけるY!1Ih)の駆動系重
量に重力加速度を乗算した値に対応する保持トルク指令
値SITを予め指令された保持トルク算出データに基づ
いて求める保持トルク算出部21と、速度制御部6から
のトルク指令値ST及び保持トルク算出部21からの保
持トルク指令値SKTを加算したトルク指令値SATを
電流指令算出部7に人力するトルク指令加算部22とが
新たに設けられている。
このように速度誤差量SESに基づいてトルク指令値S
Tを求める速度制御部6とは別に保持トルク指令値SK
Tを求める保持トルク算出部21を有しているので、位
置誤差量SEP及び速度誤差量SESを雫として対象軸
を所定位置に停止させることが可能となる。
また、制御状態により変化する保持トルクを必要とする
対象軸(例えば多関節ロボットの第1I軸)の場合は、
第2図に示すように保持トルク算出部21にワーク重量
(若しくはワークの慣性モーメント) WW、第1II
軸用電動機及び第1v@用電勅機の回転位置指令値5R
P3及び5RP4を保持トルク算出周期に合わせて人力
し、これらのデータに基づいて保持トルク算出部21に
保持トルク指令値SKTを求めれば対象軸を所定位置に
停止させることが可能となる。
(発明の効果) 以上のように本発明の電動機制御方式によれば、NG工
作機械等の軸の位置決め誤差量が零の正確な位置決め動
作を行なうことができると共に、軸の移動時においてt
常にトルク外乱に対抗する保持トルクを指令して穆動軌
跡誤差量を減少させることができるので、高精度の加工
を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の電動機制御方式を実現する制御装置
の一例を示すブロック図、第2図はその別の動作を説明
するブロック図、第3図は従来の電動機制御方式を実現
する制御装置の一例を示すブロック図、第4図は横型マ
シニングセンタの一例を示す斜視図、第5図及び第6図
(A) 、  (B)はそれぞれ多関節ロボットの一例
を示す斜視図及び側面図である。 1・・・関数発生部、2・・・位置減算部、3・・・位
置制御部、4・・・速度算出部、5・・・速度減算部、
6・・・速度制御部、7・・・電流指令算出部、8,9
.12・・・電流減算部、10.11・・・電流増幅部
、13・・・PWM制御部、14・・・パワー増幅部、
15・・・電動機、16・・・位置検出器、21・・・
保持トルク算出部、22・・・トルク指令加算部。 出願人代理人   安 形 雄 三 第2 図 第4図 (A )                (f3)第
6 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電動機の位置誤差量から速度誤差量を求め、この速度誤
    差量からトルク指令値を求め、このトルク指令値から前
    記電動機に流すべき電流指令値を求めて前記電動機を制
    御する電動機制御方式において、前記電動機に掛かる外
    力に等しい保持トルク指令値を求め、この保持トルク指
    令値を前記トルク指令値に加算したトルク指令値から前
    記電流指令値を求めるようにしたことを特徴とする電動
    機制御方式。
JP62295593A 1987-11-24 1987-11-24 電動機制御方式 Pending JPH01138991A (ja)

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