KR20160016762A - 위치 결정 제어 장치 - Google Patents

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KR20160016762A
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고이치로 우에다
요시히로 마루시타
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

실시 형태의 위치 결정 제어 장치는, 교류 전원을 정류하여 모선 사이로 출력하는 컨버터와, 컨버터의 출력을 평활화하여 모선 전압을 생성하는 평활 콘덴서와, 모선 사이에 접속된 회생 저항 및 회생 트랜지스터와, 모터를 구동하는 구동 전류를 공급하는 인버터를 가지는 앰프부와, 지령 속도 및 지령 가속도의 패턴 정보인 지령 패턴에 기초하여, 모터에 접속된 기계 부하의 위치 결정 제어용의 위치 지령값을 생성하는 지령 생성부를 구비하는 위치 결정 제어 장치로서, 인버터는, 모선 사이에 접속되어, 위치 지령값에 기초하여 구동 전류를 공급하고, 지령 생성부는, 위치 결정 동작의 개시 전에 지령 패턴으로부터 예측되는 회생 전력량 예측치와 평활 콘덴서에 축적 가능한 에너지값을 구하고, 양자의 비교 결과에 기초하여, 지령 패턴에 기초한 위치 지령값을 위치 결정 동작에서 사용할지 여부를 결정한다.

Description

위치 결정 제어 장치{POSITIONING CONTROL DEVICE}
본 발명은 위치 결정 제어 장치에 관한 것이다.
서보 모터를 비롯한 모터는, 반송 기계(conveyor machine), 반도체 제조 장치, 전자 부품 실장기, 로봇 등 다양한 산업용 기계의 위치 결정 제어용의 구동원으로 사용되고 있다. 산업용 기계의 런닝 코스트(running cost)를 억제하기 위해서는, 모터가 위치 결정 동작을 행할 때의 소비 전력량, 즉 적산 전력(integral power)을 작게 할 필요가 있다.
소비 전력량을 삭감시키기 위해서, 효율이 높은 모터나 전원 회생 컨버터 등의 기기를 사용하는 것 같은 방법도 생각할 수 있지만, 이들 기기는 고가라고 하는 문제가 있다. 위치 결정 제어용의 지령값을 조절(adjust)함으로써 소비 전력량을 삭감시킬 수 있으면, 새로운 기기 도입을 하지 않고, 염가로 소비 전력량의 삭감을 도모할 수 있다.
위치 결정 시간이 짧지만 소비 전력량이 큰 위치 결정 제어용 지령값과, 위치 결정 시간이 길지만 소비 전력이 작은 위치 결정 제어용 지령값을 기억시켜 두고, 이들을 사용자가 선택할 수 있도록 해 두는 것 같은 기술이 공개되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본국 특개평 5－325446호 공보
위치 결정 동작은 기계 부하를 어느 위치에서부터 다른 위치로 이동시키기 위해서, 가속(加速) 동작과 감속(減速) 동작을 수반한다. 가속 동작을 행할 때는, 모터는 전력을 소비하지만, 감속 동작을 행할 때는, 반대로, 모터는 발전(發電) 상태가 되어 회생(回生) 전력이 일반적으로 발생한다. 예를 들면, 서보 앰프와 같이, 모터를 구동하기 위한 모터 구동 기기에는 회생 저항과 회생 트랜지스터가 구비되는 것이 많다. 이러한 구성의 경우, 회생 전력이 발생하면, 일부는 회생 저항에 의해 소비되지만, 발생한 모든 회생 전력이 회생 저항에 의해 소비되는 것은 아니고, 일부는 모터 구동 기기 내에 잔류(殘留)하여, 다음 위치 결정 동작에 사용된다. 이 회생 전력은, 모터 구동시의 소비 전력량을 생각하는데 중요한 요소이고, 종래 기술은 이 회생 전력을 고려하고 있지 않기 때문에, 소비 전력량의 저감이 충분하지 않다고 하는 과제가 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 저감시키는 위치 결정 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 교류 전원을 정류하여 모선(bus-bar) 사이로 출력하는 컨버터와, 상기 컨버터의 출력을 평활화하여 모선 전압을 생성하는 평활 콘덴서와, 상기 모선 사이에 접속된 회생 저항 및 회생 트랜지스터와, 모터를 구동하는 구동 전류를 공급하는 인버터를 가지는 앰프부와, 지령 속도 및 지령 가속도의 패턴 정보인 지령 패턴에 기초하여, 상기 모터에 접속된 기계 부하의 위치 결정 제어용의 위치 지령값을 생성하는 지령 생성부를 구비하는 위치 결정 제어 장치로서, 상기 인버터는, 상기 모선 사이에 접속되어, 상기 위치 지령값에 기초하여 상기 구동 전류를 공급하고, 상기 지령 생성부는, 위치 결정 동작의 개시 전에 상기 지령 패턴으로부터 예측되는 회생 전력량 예측치와 상기 평활 콘덴서에 축적 가능한 에너지값을 구하고, 양자의 비교 결과에 기초하여, 상기 지령 패턴에 기초한 상기 위치 지령값을 상기 위치 결정 동작에서 사용할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 위치 결정 제어 장치에 의하면, 모터를 이용하여 기계 부하를 위치 결정 제어할 때의 소비 전력량을 작게 한다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 지령 생성부의 처리 절차를 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 기준 지령 패턴으로 규정되는 지령 속도와 지령 가속도의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 다른 기준 지령 패턴으로 규정되는 지령 속도와 지령 가속도의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 또 다른 기준 지령 패턴으로 규정되는 지령 속도와 지령 가속도의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 모터의 피크 속도가 최소로 되는 지령 속도와 지령 가속도의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 위치 결정 동작을 행했을 때의 모터 속도와 앰프부의 모선 전압의 관계의 전형적인 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 지령 생성부의 처리 절차를 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서 일정 속도 동작이 없는 위치 결정 동작을 행했을 때의 속도와 모선 전압의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서 기계 부하의 마찰이 비교적 큰 경우 위치 결정 동작을 행했을 때의 속도와 모선 전압의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 지령 생성부의 처리 절차를 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 위치 결정 동작을 복수 회 간헐적으로 행했을 때의 모터 속도와 모선 전압의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 지령 생성부의 처리 절차를 나타내는 순서도이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 가속 동작시에 가속도가 점감(漸減)하고, 감속 개시시에 감속도가 점증(漸增)하는 지령 패턴의 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 가속 개시시에 가속도는 미리 정한 기간 일정 가속도를 유지하고, 그 후 가속도는 점감하여, 감속으로 변한 후는 감속도가 점증해 가고, 그 후 감속도가 미리 정한 기간 일정 감속도를 유지하는 지령 패턴의 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 가속도가 가속 개시시에 점감하고, 감속 개시시에 감속도가 점증하는 지령 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 가속도가 가속 개시시에 점증하고, 감속 개시시에 감속도가 점감하는 지령 패턴을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 가속도가 가속 동작 중, 및 감속 동작 중 일정한 지령 패턴을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명에 따른 위치 결정 제어 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에는 모터(1), 인코더(2), 볼 나사(3), 위치 결정 헤드(4), 커플링(5), 앰프부(7), 지령 생성부(10) 및 교류 전원(21)이 도시되어 있다. 예를 들면, 볼 나사(3), 위치 결정 헤드(4), 커플링(5) 등이, 모터(1)에 접속된 기계 부하이다.
앰프부(7)는 지령 생성부(10)로부터 지령 패턴인 위치 결정 제어 지령값(11)을 수신하고, 지령값에 추종하도록, 모터(1)에 전류(14)를 공급한다. 앰프부(7)는 서보 제어부(12), 컨버터부(22), 평활 콘덴서(23), 회생 저항(24), 회생 트랜지스터(25) 및 인버터부(26)를 구비한다. 회생 저항(24) 및 회생 트랜지스터(25)는, 평활 콘덴서(23)와 병렬이 되도록 모선 사이에 접속되고 있다. 회생 트랜지스터(25)는 회생 저항(24)에 통전(通電)시키기 위해서 설치되어 있다.
모터(1)는 앰프부(7)로부터의 전류(14)에 의해서 구동되며, 위치 결정 제어의 구동원이 된다. 모터(1)에 접속된 인코더(2)는, 모터(1)의 위치 및 속도를 검출하여, 검출 정보(13), 즉, 모터 위치 및 속도 정보를 출력한다. 볼 나사(3)는 커플링(5)에 의해서 모터(1)에 접속되고 있다. 모터(1)의 회전 운동은 볼 나사(3)에 의해서 병진 운동(translational motion)으로 변환되어, 볼 나사(3)에 고정된 위치 결정 헤드(4)의 운동이 제어된다.
도 1에 도시하는 예에서는, 볼 나사(3), 위치 결정 헤드(4) 및 커플링(5)으로 기계 부하를 구성하고 있다. 또한, 도 1에는, 볼 나사(3)를 이용하여 기계 부하를 위치 결정 제어하는 예를 나타내고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 타이밍 벨트(timing belt)나 랙 앤드 피니언(rack-and-pinion drive) 등의 다른 기구를 이용해도 좋고, 이들 기구를 복수 개 조합하여 기계 부하의 위치 결정 제어가 실현되고 있어도 좋다.
교류 전원(21)은, 앰프부(7)에 교류 전력을 공급한다. 앰프부(7)에서는, 공급된 교류 전력을 기초로, 이하와 같이 모터(1)에 전류(14)를 공급한다. 교류 전원(21)이 접속된 컨버터부(22)는, 교류 전원(21)로부터 공급되는 교류 전력을 정류하여 모선 사이로 출력한다. 컨버터부(22)는, 예를 들면, 다이오드 스택(diode stack)에 의해 실현된다. 정류된 교류 전력은, 평활 콘덴서(23)에 의해 평활화된 직류 전원이 되고, 이것에 의해 모선 사이에 모선 전압을 생성한다.
회생 트랜지스터(25)는, 모터(1)가 동작 중에 모선 전압이 과도하게 상승하면 온(ON)되어, 회생 전력을 회생 저항(24)이 소비하게 하여, 모선 전압을 저하시킨다. 인버터부(26)는 펄스폭 변조(PWM：pulse width modulation)를 행하고, 후술하는 전압 지령(15)을 기초로 하여, 지령값에 추종하도록 모터(1)를 구동하기 위한 전류(14)를 모터(1)에 공급한다.
서보 제어부(12)는, 위치 결정 제어용의 위치 결정 지령값인 위치 지령 신호(11)에 모터(1)의 위치가 추종하도록, 전압 지령(15)을 산출한다. 모터(1)의 위치는, 인코더(2)가 출력하는 모터 검출 정보(13)로서 서보 제어부(12)에 주어진다. 전압 지령(15)을 산출하는 구체적인 예는, 위치 지령(11)과 모터 위치(13)를 기초로 피드백 제어를 구성하는 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 피드 포워드(feed forward) 제어를 병용(倂用)해도 좋다. 앰프부(7)의 구체적인 예는, 서보 앰프나 범용 인버터 등이 해당한다.
지령 생성부(10)는 위치 결정 제어용의 위치 지령값(11)을 생성하여, 앰프부(7)에 출력하는 것으로, 본 실시 형태의 중심적인 역할을 하는 구성요소이다. 지령 생성부(10)는 위치 결정 제어시의 이동량 D, 위치 결정이 개시되고 나서 종료할 때까지의 시간인 이동 시간 T, 위치 결정 제어시에 허용되는 최대의 가속도인 최대 가속도 Amax 등의 위치 결정 동작 사양 정보, 가동(可動) 부분 관성(inertia) J, 평활 콘덴서(23)의 용량 C, 후술하는 기준 지령 패턴 정보 및 위치 결정 개시되는 타이밍을 규정하는 지령 시동 신호에 기초하여, 위치 지령값을 생성한다.
여기서, 가동 부분 관성 J란, 모터(1)의 회전에 따라서 가동하는 부분의 관성의 합계값이다. 도 1에 있어서는, 모터(1)의 로터(rotor) 부분 관성과, 위치 결정 헤드(4), 볼 나사(3) 및 커플링(5)의 관성을 합계한 값이 된다. 또, 지령 시동 신호의 구체적인 예는, 온 및 오프(OFF)로 구성되고, 오프에서 온으로 전환한 순간에 위치 지령값의 생성이 개시되는 예를 들 수 있고, 기계의 동작 시퀀스를 담당하는 프로그래머블 로직 컨트롤러 등이 지령 시동 신호를 생성하여, 이것이 지령 생성부(10)에 주어진다.
이동량 D, 이동 시간 T, 최대 가속도 Amax의 정보는, 포인트 테이블(point table)로서 지령 생성부(10) 내에 미리 등록되는 것과 같은 형태로 기억되어 있어도 좋고, 위치 결정 시동 신호와 동시에 이들 정보도 프로그래머블 로직 컨트롤러로부터 동시에 수신하는 형태로 주어져도 좋다. 또, 가동 부분 관성 J 및 평활 콘덴서(23)의 용량 C의 정보는 지령 생성부(10)에 미리 기억되어 있는 것으로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에서 중심적 역할을 하는 지령 생성부(10)의 처리 절차를 나타내는 순서도이다. 도 2의 처리의 흐름을 이하에 설명한다.
스텝 S101에서는, 위치 결정 제어를 개시해야 할 타이밍인지 여부를 감시한다. 구체적으로는, 위치 결정 시동 신호가, 오프에서 온으로 전환한 타이밍을 감시한다. 만약, 위치 결정 제어를 개시해야 할 타이밍이 아니라고 판단되었을 경우(스텝 S101：No)는 감시를 속행하고, 위치 결정을 개시해야 한다고 판단되었을 경우(스텝 S101：Yes)는 스텝 S102로 이행한다.
스텝 S102에서는, 위치 결정 동작 사양 정보 및 기준 지령 패턴 정보를 취득한다. 여기서, 위치 결정 동작 사양 정보란 위치 결정 지령값을 구성하는데 필요한 정보이며, 구체적인 예는, 이동량 D, 이동 시간 T, 최대 가속도 Amax가 해당한다. 여기서, 이동 시간이란 기계 부하가 정지 상태로부터 이동을 개시하고 이동을 종료하여 다시 정지 상태가 되는데 필요로 하는 시간을 나타내고, 최대 가속도는 기계 부하나 모터(1)가 취할 수 있는 가속도의 절대값의 상한치를 나타낸다.
또, 기준 지령 패턴 정보란 위치 결정 동작을 시키기 위해서 필요한 정보이고, 위치 결정 지령값의 형상(shape)을 지정하는 정보이다. 기준 지령 패턴 정보는 지령 속도 및 지령 가속도의 패턴 정보인 지령 패턴을 포함하고 있다. 도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 기준 지령 패턴으로 규정되는 지령 속도와 지령 가속도의 예를 나타내는 도면이다. 기준 지령 패턴 정보의 구체적인 예는, 위치 결정 제어용으로 이용하는 지령 패턴이, 예를 들면 도 3에 도시되는 것처럼 지령 속도의 형상이 대칭 삼각이 되는 지령값이면, 지령 패턴이 대칭 삼각이라고 하는 정보이다. 속도가 대칭 삼각이라고 하는 정보, 및 이동량 D 및 이동 시간 T로부터, 가속 시간과 감속 시간은 T1=T/2, 피크 속도 vp=2·D/T, 가속도 a=4·D/T2 등 위치 결정 제어 지령값을 고유하게 규정할 수 있다.
또한, 도 3에 있어서는, 지령 속도와 지령 가속도의 파형을 도시하고 있지만, 속도 패턴인 지령 속도는 위치 지령값의 미분을 나타내고, 가속도 패턴인 지령 가속도는 지령 속도를 미분한 신호를 가리키는 것으로 한다. 지령 속도를 1회 적분한 신호가, 위치 결정 제어의 지령값이다.
또, 도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 다른 기준 지령 패턴으로 규정되는 지령 속도와 지령 가속도의 예를 나타내는 도면이다. 다른 기준 지령 패턴 정보의 예는, 위치 결정 제어용으로 이용하는 지령값이, 예를 들면 도 4에 도시되는 것처럼 지령 속도의 형상이 비대칭 삼각이 되는 지령값이면, 지령 패턴이 비대칭 삼각이라고 하는 정보와 가속 동작시의 가속도 a이다. 이들 정보로부터, 피크 속도 vp=2·D/T, 가속 시간 T1=vp/a=2·D/(a·T), 감속 시간 T2=T－T1=T－2·D/(a·D), 감속시의 감속도는 ad=vp/T로 지령값을 고유하게 규정할 수 있다. 여기서, 감속도란 감속 동작시에 있어서의 가속도의 절대값을 나타내는 것이다.
또, 도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 또 다른 기준 지령 패턴으로 규정되는 지령 속도와 지령 가속도의 예를 나타내는 도면이다. 추가로 다른 기준 지령 패턴 정보의 예는, 도 5에 도시하는 것처럼 S자 가감속을 따르는 지령 패턴 정보를 포함하고 있어도 좋다. 기준 지령 패턴 정보는, 상술한 예로 한정되는 것이 아니고, 정지 상태로부터 가속 동작을 행하고, 감속 동작을 행함으로써 재차 정지 상태에 이르는 위치 결정 제어를 실현하는 지령값을 규정하는 정보이면, 어떠한 것이어도 상관없다.
스텝 S103에서는, 위치 결정 동작 사양 정보로 지정되고, 미리 정한 이동량을 미리 정한 이동 시간으로, 기준 지령 패턴 정보에 따른 위치 지령값의 패턴에 따라서 위치 결정 동작했을 경우에 발생할 것으로 예측되는 회생 전력량 예측치 E1을 산출한다. 구체적인 산출 방법 중 1개는, 스텝 S102에서 취득한, 위치 결정 사양 정보 및 기준 지령 패턴의 정보로부터 산출한 속도 지령의 피크 속도 vp와, 기계 부하 및 모터(1)의 가동 부분 관성 J에 기초하여,
[수 1]
Figure pct00001
로 계산한다.
스텝 S104에서는, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지 E2를 산출한다. 구체적인 산출법 중 1개는, 평활 콘덴서(23)의 용량 C, 회생 트랜지스터(25)가 온이 되는 모선 전압치 Von과, 기준 모선 전압치 V0을 이용하여,
[수 2]
Figure pct00002
로 계산하는 것을 들 수 있다.
여기서, 기준 모선 전압치 V0은 컨버터가 출력하는 정상적인 전압치, 즉, 교류 전원을 앰프부(7)에 접속하고, 인버터에 전압 지령을 주지 않고, 또한 모터를 동작시키고 있지 않을 때의 모선 전압치를 가리키는 것으로 한다. 정류부가 다이오드 스택인 경우는, 교류 전원의 실효 전압의 √2배인 교류 전원 전압의 파고값(peak value)이, 기준 모선 전압치에 상당한다.
예를 들면, 교류 전원의 AC200 볼트에서, 교류 전원의 파고값인 200×√2=283볼트가 대략적인 기준 모선 전압 V0가 된다. 이 기준 모선 전압 V0, 평활 콘덴서(23)의 용량 C, 회생 트랜지스터(25)가 온이 되는 모선 전압치 Von도 지령 생성부(10)에 미리 기억시켜 둠으로써 스텝 S104의 계산을 행할 수 있다.
스텝 S105에서는, 스텝 S103에서 계산한 회생 전력량 예측치 E1과 스텝 S104에서 계산한 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지 E2를 비교한다. 만약, 회생 전력량 예측치 E1이 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지 E2 이하이면(스텝 S105：Yes), 스텝 S106으로 이행하고, 그렇지 않으면(스텝 S105：No), 스텝 S107로 이행한다.
스텝 S106에서는, 위치 결정 제어용의 지령값으로서 기준 지령 패턴을 위치 결정 제어의 지령 패턴으로서 선택한다.
스텝 S107에서는, 주어진 위치 결정 동작 사양의 정보를 기초로 모터(1)의 피크 속도가 최소로 되는 지령 패턴을 선택한다. 도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 모터(1)의 피크 속도가 최소로 되는 지령 속도와 지령 가속도의 파형을 나타내는 도면이다. 예를 들면, 위치 결정 동작 사양이 이동량 D, 이동 시간 T, 추가로 가속도의 절대값의 상한치가 최대 가속도 Amax이면, 도 6에 도시되는 것처럼, 가속 동작 및 감속 동작을 항상 절대값이 최대 가속도 Amax의 가속도로 행하는 속도 패턴 및 가속도 패턴을 선택한다. 도 6 중의 속도 패턴 V(t)는, 시간 t=0에서 위치 결정을 개시했을 때인 이하와 같이 나타낼 수 있다.
[수 3]
Figure pct00003
여기서, 가속 시간과 감속 시간은 T1, 일정 속도 시간은 T2, 일정 속도는 vp이고, 각각, 이동량 D, 이동 시간 T, 최대 가속도 Amax를 이용하여, 이하와 같이 나타내진다.
[수 4]
Figure pct00004
스텝 S106 혹은 S107의 처리가 종료되면, 스텝 S108로 이행한다. 스텝 S108에서는, 스텝 S106 혹은 S107에서 선택된 위치 결정 제어용 지령값을 시간마다 생성하고, 모터를 동작시켜 위치 결정 동작을 실제로 개시한다. 또한, 스텝 S108에 들어가기 전은 모터의 동작은 행해지지 않고, 스텝 S106 혹은 S107에서 위치 결정 제어용의 지령값이 선택되고 나서, 스텝 S108에서 위치 결정 제어가 실제로 개시된다.
이와 같이, 도 2의 순서도에서 도시한 처리에 따라서, 위치 결정 제어를 행하면, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 작게 할 수 있다. 또한, 도 2의 순서도는 1회의 위치 결정 동작에 따른 처리를 설명한 순서도이다. 또한, 간헐적으로 복수 회 위치 결정 동작하는 경우이면, 이번 위치 결정 동작이 완료되었다면, 재차, 스텝 S101로 돌아가, 다음 위치 결정 동작에 대해서도 마찬가지의 처리를 반복해 간다.
다음으로 본 실시 형태의 효과를 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 위치 결정 동작을 행했을 때의 모터 속도와 앰프부의 모선 전압의 관계의 전형적인 예를 나타내는 도면이다. 또한 이하의 논의는, 도 7에 도시하는 것처럼, 가속 동작에 있어서 속도가 직선적으로 증가하고, 감속 동작에 있어서 속도가 직선적으로 감소하는 경우를 예로 해서 되어 있지만, 가속 동작, 감속 동작이 S자 지령 등 직선 가감속 이외의 패턴을 취해도 마찬가지로 성립한다. 또, 모터 속도는 앰프부(7)에 의해 지령 속도, 즉 속도 패턴에 추종하도록 제어되기 때문에, 모터 속도는 지령 속도, 즉 속도 패턴과 거의 같다고 볼 수 있다.
위치 결정 동작을 행하기 직전의 모선 전압은, 앰프부(7)에 교류 전원(23)으로부터 교류 전압이 공급되고 나서 처음으로 위치 결정 동작을 하기 전, 또는 전회(前回)의 위치 결정 동작과의 사이의 시간이 충분히 크면, 기준 모선 전압을 취한다. 위치 결정 동작을 행하면, 모터(1)는 정지 상태, 즉 속도 0의 상태로부터 가속 동작을 행하고, 그 후, 일정 속도를 유지하고, 모터(1)의 위치가 목표 거리에 가까워지면, 감속 동작을 행하여 정지한다고 하는 거동(擧動)을 취한다.
이때 모선 전압은, 모터(1)가 일을 행하고 있는 상태인 역행인지, 모터(1)에 일이 수행되고 있는 상태인 회생인지에 따라서, 변동한다. 모터(1)가 가속 동작을 행하면, 전력을 소비하여 모터(1) 및 기계 부하에 운동 에너지를 준다. 앰프부(7)는 모터(1)에 에너지를 공급하기 위해 전력을 소비하므로, 모선 전압은 기준 모선 전압치보다 저하하는 거동을 취한다. 모선 전압이 기준 모선 전압 이하로 되면, 컨버터부(22)는 모선 전압을 기준 모선 전압치가 되도록 전력을 공급한다. 기계 부하의 마찰이 작은 것과 같은 경우, 모터(1)가 일정 속도를 취하는 시간에 있어서, 모터(1)는 큰 토크를 발생할 필요가 없기 때문에, 모터(1)가 행하는 일은 거의 0으로 간주된다. 이 때문에 전력을 거의 소비하지 않는다. 따라서 모터(1)가 일정 속도인 동안에, 컨버터부(22)로부터 전력이 공급되어, 모선 전압은 기준 모선 전압 부근의 값으로 돌아간다. 모터가 감속 동작을 행하면, 모터(1) 및 기계 부하의 운동 에너지는 감소해 가서 회생 전력이 발생한다. 감소한 운동 에너지가 회생 전력이 되어, 모선 전압이 기준 모선 전압치보다 상승한다.
전술한 것처럼, 모선 전압이 상승하여, 미리 정한 전압치인 회생 트랜지스터 ON 전압에 도달하면, 회생 트랜지스터(25)가 온되어, 회생 전력은 회생 저항(24)에 의해 소비되어, 모선 전압이 회생 트랜지스터 ON 전압 미만으로 저하된다. 그러나 도 7에 도시하는 것처럼, 감속 동작을 하여 회생 상태가 되어도 모선 전압이 회생 트랜지스터 ON 전압에 도달하지 않는 경우에는, 회생 전력은 회생 저항(24)에 의해 소비되지 않는다. 감속 동작을 해도 모선 전압이 회생 트랜지스터 ON 전압에 도달하지 않는 경우, 회생 전력은 모선 사이의 평활 콘덴서(23)에 축적되고, 평활 콘덴서(23)에 회생 전력이 축적됨에 따라, 모선 전압이 상승한다. 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량은 기계 부하의 운동 에너지로 간주된다. 감속 동작시에는 피크 속도로부터 속도 0의 상태인 정지에 이르므로, 피크 속도로부터 계산되는 운동 에너지를 나타내는 (1) 식이, 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량 예측치 E1이 된다.
이 회생 전력량 예측치 E1이 모두 평활 콘덴서(23)에 축적된다면, 회생 전력은 회생 저항(24)에 의해 소비되는 일은 없다. 평활 콘덴서(23)에 에너지를 어느 정도 축적할 수 있는지는, (2) 식으로 추측할 수 있다. 이것은, 모선 전압치가 회생 트랜지스터 ON 전압치를 취할 때 평활 콘덴서(23)에 축적되어 있는 에너지(=1/2·C·Von2)와, 모선 전압치가 기준 모선 전압치를 취할 때 평활 콘덴서(23)에 축적되어 있는 에너지(=1/2·C·V02)의 차에 상당한다. 즉, 모선 전압이 기준 모선 전압에서부터 회생 트랜지스터 ON 전압까지 상승했을 경우에, 축적할 수 있는 에너지의 양을 나타낸다.
(1) 식으로 계산되는 이번 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량 예측치 E1과 (2) 식으로 계산되는 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지값 E2를 비교하여, E2보다 E1이 작은 경우는, 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량은, 이번 위치 결정 동작 중에 회생 저항(24)에 의해 소비되지 않고, 모두 평활 콘덴서(23)에 축적된다. 평활 콘덴서(23)에 축적된 회생 전력량은, 다음 번의 위치 결정 동작시에 재이용하는 것이 가능하다. 위치 결정 동작에 필요하게 되는 전력량은, 모터 출력분의 전력량과 손실분의 전력량으로 구성된다. 서보 모터와 같은 고효율인 모터(1)를 사용했을 경우, 이 2개 중, 모터 출력분의 전력이 지배적이다. 모터 출력분의 전력은, 주로 가속 동작 중에 모터(1) 및 기계 부하의 운동 에너지가 된다.
도 2의 스텝 S105에서, 스텝 S106으로 이행하는 것으로 판단되는 경우(스텝 S105：Yes)는, 기준 지령 패턴을 이용하여 위치 결정 동작을 하더라도, 가속 동작 중에 모터(1)가 기계 부하에 준 운동 에너지는 쓸모없게 되지 않기 때문에, 위치 결정 동작시의 소비 전력량은 작다. 기준 지령 패턴에서 쇼크나 진동을 저감시키는 효과가 있는 S자 지령 등을 선택함으로써, 소비 전력량의 삭감과 진동 쇼크 저감이 어느 정도 양립하면서, 위치 결정 제어를 행할 수 있다고 하는 효과도 있다.
반면에, 도 2의 스텝 S105에서, 이번 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량 예측치 E1이 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지값 E2보다 크다고 판정되는 경우(스텝 S105：No)는, 위치 결정 동작을 행했을 때, 회생 전력은 평활 콘덴서(23)에 축적되지 않고, 그 일부가 회생 저항(24)에 의해 소비되게 된다. 회생 저항(24)에 의해 소비되어 버리는 회생 전력은 열이 되어 버리므로, 다음 번의 위치 결정 동작시에 재이용할 수 없다. 회생 저항(24)에 의해 소비되어 버려서 재이용할 수 없는 전력량을 가능한 한 작게 하는 것이, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 삭감시키게 된다. 회생 전력량은 모터(1) 및 기계 부하의 운동 에너지이므로, 운동 에너지가 가능한 한 작은, 즉, 가속도의 상한치인 최대 가속도 Amax가 주어져 있는 조건하에서 피크 속도가 가능한 한 작아지는 지령 패턴, 즉, (3) 식으로 나타내지는 지령 패턴이, 회생 저항(24)에 의해 소비시켜 버리는 회생 전력량을 가능한 한 작게 할 수 있어, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 작게 한다.
(3) 식으로 나타내지는 지령 패턴은, 미리 정한 이동량 D를 미리 정한 이동 시간 T로 이동하는데, 가속 동작을 항상 최대 가속도 Amax로 행하고, 미리 정한 일정 속도 시간을 유지한 후, 감속 동작을 항상 최대 가속도-Amax로 행한다. 만일 가속도의 상한치가 없으면, 이동량 D를 이동 시간 T로 이동하는 지령 패턴 중에서 속도가 가장 작아지는 지령 패턴은, 시간 0, 즉 시동시부터 시간 T까지 속도 D/T로 이동하는 지령 패턴이다. 이 지령 패턴은 가속 시간 및 감속 시간이 모두 0이다. 그러나 이러한 지령 패턴은 가속도가 무한대로 되어 버리기 때문에, 가속도에 상한치가 있는 경우는, 이러한 지령 패턴을 실현하는 것이 불가능하다.
따라서 가속도의 절대값 Amax 이하로 하면서, 미리 정한 이동량 D를 미리 정한 이동 시간 T에서 피크 속도가 최소로 되도록 위치 결정하기 위해서는, 가능한 한 짧은 시간에 가속 동작을 행하고, 가능한 한 짧은 시간에 감속 동작을 행한다, 즉, 최대 가속도 Amax로 가속 동작과 감속 동작을 행할 필요가 있다. 이 지령 패턴이 (3) 식으로 나타내지는 지령 패턴이며, 가속도에 상한치가 있는 경우, 피크 속도가 최소로 되는 지령 패턴이 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량 E2를 산출하는 경우에 있어서, 평활 콘덴서(23)의 용량 C, 회생 트랜지스터(25)가 온이 되는 모선 전압치 Von, 기준 모선 전압 V0의 정보로부터 (2) 식의 계산식을 이용하여 산출한 예를 설명했다. 따라서 앰프부(7)에 변경이 없으면 (2) 식에 의한 계산치는 변하지 않으므로, 앰프부(7)에 대응한, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량을 (2) 식에 의해 미리 계산해 두고, 이 값을 지령 생성부(10)에 기억시켜서, 이 값을 취득하여 처리를 행해도 좋다.
실시 형태 2.
실시 형태 1에서는, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 회생 전력량을 산출하는데, (2) 식에 의해 계산을 행하는 예를 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에서는, (2) 식 이외로 계산하는 예에 대해서 설명을 행한다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 8의 블록도는 도 1의 블록도와 유사하고, 같은 번호를 부여하고 있는 지점에 관해서는, 기본적으로 같은 기능을 하는 것으로 하고 설명을 생략한다. 도 1과 다른 부분은 지령 생성부(10)이다. 도 1의 지령 생성부(10)는, 가동 부분 관성 J, 평활 콘덴서(23)의 용량 C의 정보를 입력, 또는 미리 기억하고 있던 것에 비해, 도 8의 지령 생성부(10)는 가동 부분 관성 J, 평활 콘덴서(23)의 용량 C에 더하여, 1보다 큰 보정 계수 G의 정보가 입력되거나, 또는 미리 지령 생성부(10)에 기억되어 있는 것으로 한다. 이 보정 계수 G가 어떠한 것인지는 후술한다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 지령 생성부(10)의 처리 절차를 나타내는 순서도이다. 도 9의 순서도는, 도 2의 순서도와 유사하다. 같은 번호를 부여하고 있는 지점에 대해서는, 기본적으로 같은 처리를 행하는 것으로 하고 설명을 생략한다.
도 9의 순서도가 도 2의 순서도와 다른 부분은, 도 2의 스텝 S104가, 도 9에서는 스텝 S104b로 치환되는 점이다. 스텝 S104b에서는, 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지량 E2를, 평활 콘덴서(23)의 용량 C, 회생 트랜지스터 ON 전압 Von, 기준 모선 전압 V0, 및 보정 계수 G(＞1)를 이용하여 산출한다. 이들 정보를 이용하여 이하의 (5) 식과 같이 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량 E2를 산출한다.
[수 5]
Figure pct00005
스텝 S104b의 처리가 종료되면, 스텝 S105 이후의 처리로 이행한다. 스텝 S105 이후의 처리는 실시 형태 1의 도 2와 같으므로 설명을 생략한다. 도 9의 처리에 따라서, 위치 결정 제어를 행하면, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 작게 할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서도, 위치 결정 동작을 실제로 행하기 전에, 기준 지령 패턴으로 동작했을 경우의 회생 전력량 예측치 E1을 산출하고, 이것과 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지값 E2와의 비교 결과에 따라서, 위치 결정 제어용의 지령값을 선택한다. 이 점은 실시 형태 1과 같으므로, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 작게 한다고 하는 효과가 얻어진다.
실시 형태 1에서는 얻어지지 않은, 본 실시 형태에서 얻어지는 효과에 대해서 설명을 행한다. 실시 형태 2와 실시 형태 1의 차이는, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량의 산출을 (2) 식 대신에 (5) 식으로 행하는 것이다. 여기서, (5) 식과 (2) 식은, 보정 계수 G배만큼 다르고, G＞1이므로, (2) 식으로 산출하는 값보다도, 본 실시 형태에 있어서는 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지를 크게 산출하게 된다. 이 물리적인 의미를 도 10 및 도 11을 이용하여 설명한다.
도 10은 일정 속도 시간이 없는, 즉, 가속 동작이 종료된 직후에 감속 동작을 행하는 지령 패턴에 따라서 위치 결정 동작을 행했을 때의 모터(1)의 속도와 모선 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 실시 형태 1에서 기술한 것처럼, 모터(1)가 가속 동작을 하면 모터(1)가 전력을 소비하기 때문에 모선 전압은 저하되고, 반대로 감속 동작을 행하면 모터(1)가 회생 상태로 되기 때문에 모선 전압이 상승한다.
도 10에 도시하는 것처럼 가속 동작 종료 직후에 감속 동작을 개시하면, 가속 동작 중에 모선 전압이 저하되기 때문에, 감속 동작 개시시의 모선 전압은 기준 모선 전압 V0 보다도 작은 값을 취한다. 감속 동작을 개시한 시점에서부터 회생 전력이 발생하여, 모선 전압이 상승하기 시작한다. 평활 콘덴서(23)에 축적할 수 있는 에너지량은 모선 전압이 취하는 전압의 제곱차에 의존한다. (2) 식에서는, 회생 트랜지스터 ON 전압 Von과 기준 모선 전압 V0의 제곱차로서 나타내지고 있다. 이 차가 크면 보다 큰 에너지를 축적하는 것이 가능하고, 반대로 작으면 그만큼 밖에 에너지를 축적할 수 없다. 그러나 도 10의 경우는 감속 동작 개시시의 모선 전압은 기준 모선 전압 V0 보다도 작은 값을 취하므로, (2) 식으로 나타내지는 값보다 큰 에너지를 평활 콘덴서(23)에 축적할 수 있다.
또, 도 11은 기계 부하의 마찰이 비교적 큰 경우에, 일정 속도 시간이 있는 지령 패턴으로 위치 결정 동작을 했을 때의, 모터 속도와 모선 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 전술과 같이 가속 동작을 행할 때는 모선 전압이 작아지고, 감속 동작을 행할 때는 모선 전압이 커지는 점은 같다. 모터(1)가 소비하는 전력의 일부에는, 모터 출력분의 소비 전력이 포함된다. 모터 출력은 모터 토크와 모터 속도의 곱에 의해 나타내진다. 기계 부하의 마찰이 작으면, 속도가 일정할 때 모터 토크가 거의 0이 되고, 모터(1)의 출력도 거의 0이 된다. 이것에 의해, 모터(1)는 거의 전력을 소비하지 않는다. 그러나 기계 부하의 마찰이 비교적 크면, 속도가 일정한 경우에 기계 부하의 마찰이 요인이 되어 모터 토크도 커져, 모터 출력은 0이 아니게 된다. 이 때문에 모터 구동 장치는 전력을 소비하고, 모터(1)가 일정 속도를 취하고 있는 경우, 및 감속 동작을 개시하기 직전에 있어서, 모선 전압이 기준 모선 전압 V0 보다도 작아진다고 하는 거동을 나타낸다.
도 10 및 도 11에서 도시되는 것처럼 감속 동작을 행하기 직전의 모선 전압은 기준 모선 전압 V0 보다도 작아지는 경우에는, 감속 동작시에 (2) 식으로 계산되는 평활 콘덴서(23)에 모아지는 에너지값보다도 큰 회생 전력량을 모을 수 있다. 이에, (2) 식으로 계산되는 평활 콘덴서(23)에 축적할 수 있는 에너지값에 비해, (5) 식에 나타내는 것처럼 보정 계수 G(＞1)를 곱함으로써, 이 상황에서의 평활 콘덴서(23)에 축적할 수 있는 에너지값을 보다 정확하게 추측할 수 있다.
여기서, 보정 계수 G는, 예를 들면, 미리 위치 결정 동작을 행하게 했을 때의 감속 동작을 개시 직전의 모선 전압치를 측정하고, 그 모선 전압치로부터 계산되는 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지값과, (2) 식으로 계산되는 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지값의 비로서 결정하는 것을 생각할 수 있다. 모선 전압치로부터 계산되는 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지값이란, 기준 모선 전압 대신에 감속 동작 개시 직전의 모선 전압치를 대입하여 계산한 값이다.
본 실시 형태는, 위치 결정 시동 전에, 이번 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량과, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지를 산출하고, 이들 비교 결과에 따라서, 위치 결정 지령 패턴을 선택적으로 사용한다고 하는 점은 같으므로, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과가 있다. 추가로, 본 실시 형태에 의하면, 실시 형태 1에 비해, 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지를 보다 정확하게 추측하므로, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 삭감시키는데 유리한 지령값의 선택이 가능하게 된다고 하는 효과가 있다.
실시 형태 3.
실시 형태 1 및 2에 있어서는, 기준 모선 전압 V0을 기초로 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 회생 전력량을 산출하는 예를 설명했지만, 기준 모선 전압 V0을 이용하지 않고 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지 E2를 산출하는 것이 가능하고, 본 실시 형태에서는, 그러한 경우에 대한 설명을 행한다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12의 블록도는, 실시 형태 1에서 설명한 도 1의 블록도 및 실시 형태 2에서 설명한 도 8의 블록도와 유사하고, 같은 번호를 부여하고 있는 지점에 관해서는, 기본적으로 마찬가지의 동작을 하는 것으로 하고 설명을 생략한다. 도 12가, 도 1 및 도 8과 다른 점은, 도 12에는 모선 전압 검출 회로(27)가 구비되고, 검출된 모선 전압치(28)(Vdc)가 지령 생성부에 입력되는 점이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 지령 생성부(10)의 처리 절차를 나타내는 순서도이다. 도 13의 순서도는, 실시 형태 1에서 설명한 도 2의 순서도 및 실시 형태 2에서 설명한 도 9의 순서도와 유사하다. 같은 번호를 부여하고 있는 지점에 대해서는, 기본적으로 마찬가지의 처리를 행하는 것으로 하고 설명을 생략한다.
도 13의 순서도가 도 2의 순서도와 다른 부분은, 스텝 S103의 처리를 행한 후, 스텝 S110에서, 모선 전압 검출 회로(27)에서 모선 전압치 Vdc를 검출하는 처리를 행하는 점이다. 그 후, 스텝 S104c에서, 검출된 모선 전압치(28)(Vdc)를 이용하여, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량 E2를 계산한다. 구체적인 계산은 이하의 (6) 식이다.
[수 6]
Figure pct00006
(6) 식과 (2) 식의 차이는, 기준 모선 전압 V0가 모선 전압 Vdc로 치환된 점이다. 또, 실시 형태 2에서 설명한 것처럼, (6) 식에 추가로 보정 계수 G(＞1)를 곱하고, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량 E2를 산출해도 좋다. 즉, E2를 이하의 (7) 식으로서 계산해도 좋다.
[수 7]
Figure pct00007
스텝 S104c의 처리가 종료되면, 스텝 S105 이후의 처리를 실행한다. 스텝 S105 이후의 처리에 대해서는 실시 형태 1에서 설명을 행한 스텝 S105 이후의 처리를 행한다. 도 13의 처리에 따라서, 위치 결정 제어를 행하면, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 작게 할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서도, 위치 결정 동작을 실제로 행하기 전에, 기준 지령 패턴으로 동작했을 경우의 회생 전력량 예측치 E1을 산출하고, 이것과 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지값 E2와의 비교 결과에 따라서, 위치 결정 제어용의 지령값을 선택한다. 이 점은 실시 형태 1과 같으므로, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 작게 한다고 하는 효과가 얻어진다.
실시 형태 1 및 2에서는 얻어지지 않은, 본 실시 형태에서 얻어지는 효과에 대해서 설명을 행한다. 도 14는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 위치 결정 동작을 복수 회, 간헐적으로 행했을 때의 모터 속도와 모선 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 도 14의 예에서는 위치 결정 동작을 2회, 간헐적으로 행했을 때의 모터 속도와 모선 전압의 관계를 나타내고 있다. 도 14를 이용하여 본 실시 형태의 효과를 설명한다.
실시 형태 1 및 2에서 기술한 것처럼, 위치 결정 동작을 행하면, 가속 동작시, 정속(一定速) 동작시에는 모터(1)는 전력을 소비하기 때문에, 모선 전압은 기준 모선 전압 V0 보다도 작은 모선 전압을 취하고, 그 동안에, 앰프부(7)의 컨버터부(22)가 인버터부(26)에 전력을 공급한다. 한편, 감속 동작시는 회생 상태가 되어, 감속 동작 개시시부터 기계 부하, 모터(1)의 운동 에너지가 평활 콘덴서(23)에 축적되고, 그 결과, 모선 전압이 상승된다. 위치 결정 제어는 정지 상태로부터 어느 속도에 도달하고, 그 후 재차 정지 상태가 되므로, 운동 에너지는, 가속 동작 개시시인 위치 결정 개시시 및 감속 동작 종료시인 위치 결정 종료시는 0이다. 그러나 가속 동작 중에 모선 전압이 기준 모선 전압 V0 보다도 작은 상태일 때에, 컨버터부(22)로부터 전력의 공급을 받기 때문에, 위치 결정 동작 종료시의 모선 전압은, 일반적으로, 위치 결정 동작 개시시의 모선 전압보다도 커진다. 간헐적으로 위치 결정 동작을 하는 경우, 어느 위치 결정 동작, 즉 도 14의 위치 결정 동작 X를 행하고, 잠시 정지 상태를 유지한 후, 다른 위치 결정 동작, 즉 도 14의 위치 결정 동작 Y를 개시하게 된다. 이 정지 상태 중, 정지 상태를 유지하기 위해서 모터(1)에는 작더라도 전류를 흘릴 필요가 있다. 모터(1)에 전류를 흘리면 모터(1)의 권선 저항에서 손실이 발생하여 전력을 소비하므로, 모선 전압이 서서히 내려간다. 정지 상태가 길면, 모선 전압은 기준 모선 전압 V0까지 내려가게 되지만, 도 14에 도시되는 것처럼, 정지 상태의 기간이 짧으면, 기준 모선 전압 V0까지 내려가기 전에, 다음 위치 결정 동작이 개시되게 된다. 그러면, 위치 결정 동작 Y가 개시될 때의 모선 전압은 기준 모선 전압 V0보다 커지지만, 이 부분만큼, 회생 트랜지스터 ON 전압 Von과 위치 결정 동작 개시시의 모선 전압의 차가 작아진다. 따라서 위치 결정 동작 Y를 행할 때에는, 모선 전압이 기준 모선 전압 V0으로부터 위치 결정 동작을 개시하는 경우에 비하여, 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지가 작아진다.
도 13의 순서도에 있어서, 스텝 S110에서 위치 결정 동작 시동 직전 또는 위치 결정 동작 시동시의 모선 전압 Vdc를 취득하고, 스텝 S104c에서 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량을, (6) 식이나 (7) 식에 의해 산출함으로써, 도 14에서 도시한 것과 같은 경우에 있어서 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지값 E2를 정확하게 산출할 수 있다.
(7) 식과 같이 보정 계수 G를 곱하는 것은, 예를 들면, 이하와 같은 것을 고려에 넣은 경우이다. 즉, 위치 결정 동작 시동시 이전에는 기준 지령 패턴으로 위치 결정 동작을 행할지를 결정할 필요가 있으므로 모선 전압의 실측 데이터로서는 위치 결정 동작 시동시의 모선 전압 Vdc 밖에 얻을 수 없는 것이지만, 실제로 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지는, 감속 동작 개시시의 모선 전압에 의존한다. 따라서 위치 결정 동작 시동시부터 감속 동작 개시시까지의 가속 동작에 의한 모선 전압의 저하에 의해, 평활 콘덴서(23)에 축적되는 에너지가 증대하므로, 그것을 고려하는 경우 등이다.
이것에 의해, 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량이 회생 저항(24)에 의해 소비되는지 여부를 보다 정확하게 판정하는 것이 가능하게 된다. 따라서 주어진 위치 결정 동작 사양에서, 소비 전력량을 삭감시키는데 유리하게 되도록, 기준 지령 패턴으로 위치 결정 동작을 행할지, 또는 피크 속도가 최소로 되는 지령 패턴으로 위치 결정 동작을 행할지를 적절히 선택하는 것이 가능하게 되어, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 삭감시키는데 유리한 지령값의 선택이 가능하게 된다고 하는 효과가 얻어진다.
실시 형태 4.
실시 형태 1, 2 및 3에서는, 기준 지령 패턴 정보를 입력하여, 기준 지령 패턴에 따라서 이번 위치 결정 동작의 지령값을 생성했을 경우에 예측되는 회생 전력량 예측치 E1을 구하고, 이것과 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량 E2와의 비교 결과에 기초하여 지령값을 선택하면서 위치 결정 제어를 실행했다. 본 실시 형태에 있어서는, 기준 지령 패턴으로서, 어느 지령값을 이용함으로써, 추가로, 위치 결정 제어시의 소비 전력량을 삭감할 수 있는 구성에 대해 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 위치 결정 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 15는 도 1의 블록도와 공통되어 있는 부분이 있으며, 도 1과 같은 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 도 15와 도 1의 블록도에서 다른 것은, 지령 생성부(10)에 대해서 외부로부터의 기준 지령 패턴 정보의 입력이 없이 지령 생성부(10)가 이하에서 설명하는 미리 정한 기준 지령 패턴을 유지하고 있는 점이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 지령 생성부(10)의 처리 절차를 나타내는 순서도이다. 도 16의 순서도는 도 2의 순서도와 공통되어 있는 부분이 있으므로, 도 2와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 도 16의 순서도가 도 2의 순서도와 다른 처리는, 도 2의 스텝 S102가, 스텝 S102b 및 스텝 S102c로 치환되는 점이다.
스텝 S102b에서는 위치 결정 동작 사양 정보로서, 이동량 D, 이동 시간 T, 최대 가속도 Amax를 입력한다.
그 후, 스텝 S102c에서, 기준 지령 패턴을, 가속 개시시에 가속도가 점감하고, 감속 개시시에 감속도가 점증하는 지령 패턴, 또는, 가속 개시시에 가속도는 미리 정한 기간 일정 가속도, 즉 최대 가속도를 유지하고, 그 후 가속도는 점감하여, 감속으로 변한 후는 감속도가 점증해 가고, 그 후 감속도가 미리 정한 기간 일정 감속도, 즉 최대 감속도를 유지하는 지령 패턴으로 한다. 여기서, 최대 감속도는 음(negative)의 최대 가속도이다.
가속 개시시에 가속도가 점감하고, 감속 개시시에 감속도가 점증하는 지령 패턴의 구체적인 예는, 도 17에 도시되는 지령 패턴이 있고, 그 가속도의 수식 표현은 이하의 (8) 식이 된다.
[수 8]
Figure pct00008
여기서, Ap는 가속 동작 개시시의 가속도, 감속 동작시의 종료 후의 감속도이고, 이동량 D와 이동 시간 T를 이용하여,
[수 9]
Figure pct00009
로 나타내진다.
또, 지령 패턴이 (8) 식으로 나타낼 수 있는 가속도에 따라서, 위치 결정했을 때의 피크 속도 vp는, (8) 식을 시간 0에서부터 시간 T/2까지 적분한 값으로 해서 계산할 수 있으므로,
[수 10]
Figure pct00010
이다.
여기서, 가속 동작 개시와 함께 가속도가 점감하고, 감속 개시시와 함께 감속도가 증가하는 지령 패턴은 (8) 식으로 한정되는 것은 아니다. (8) 식은, 가속 동작 개시와 함께 가속도가 직선적으로 점감하고, 감속 개시시와 함께 감속도가 직선적으로 증가하고 있지만, 직선으로 한정될 필요는 없고, 코사인(cos) 커브 등의 시간 t에 관한 삼각함수나, 시간 t에 관한 고차 다항식으로 나타내지는 곡선 등이어도 좋다.
가속 개시시에 가속도는 미리 정한 기간 일정 가속도, 즉 최대 가속도를 유지하고, 그 후 가속도는 점감하여, 감속으로 변한 후는 감속도가 점증해 가고, 그 후 감속도가 미리 정한 기간 일정 감속도, 즉 최대 감속도를 유지하는 지령 패턴의 구체적인 예는, 도 18에 도시되는 지령 패턴이 있고, 그 가속도는 이하의 (11) 식으로 나타내진다.
[수 11]
Figure pct00011
여기서,
[수 12]
Figure pct00012
이다.
또, 지령 패턴이 (11) 식으로 나타낼 수 있는 가속도에 따라서, 위치 결정했을 때의 피크 속도 vp는, (11) 식을 시간 0에서부터 시간 T/2까지 적분한 값으로 계산할 수 있으므로,
[수 13]
Figure pct00013
이다.
또, 가속 개시시에 가속도는 미리 정한 기간 일정 가속도, 즉 최대 가속도를 유지하고, 그 후 가속도는 점감하여, 감속으로 변한 후는 감속도가 점증해 가고, 그 후 감속도가 미리 정한 기간 일정 감속도, 즉 최대 감속도를 유지하는 지령 패턴은, (11) 식으로 한정되는 것은 아니다. (11) 식은, 가속도가 직선적으로 점감, 또는 감속 동작 개시와 함께 가속도가 직선적으로 점감하여, 감속 개시시와 함께 감속도가 직선적으로 증가하고 있지만, 직선으로 한정될 필요는 없고, 코사인 커브 등의 시간 t에 관한 삼각함수나, 시간 t에 관한 고차 다항식으로 나타내지는 곡선 등이어도 좋다.
스텝 S103 이후는, 실시 형태 1과 마찬가지의 처리를 행한다. 또, 실시 형태 2, 3과 마찬가지로, 스텝 S104 대신에 스텝 S104b 또는 스텝 S104c의 처리를 실행해도 좋다.
다음으로, 본 실시 형태의 효과를 설명한다. 본 실시 형태도, 실시 형태 1, 2, 3과 마찬가지로, 이번 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량을 위치 결정 시동 전에 예측하고, 이 예측치 E1과 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지값 E2를 비교하여, 회생 전력량 예측치 E1 쪽이 큰 경우는, 주어진 위치 결정 조건으로 피크 속도가 최소로 되는 지령 패턴을 선택하는 점은 같다. 이것에 의해, 재이용할 수 없는 회생 저항(24)에 의해 소비되어 버리는 회생 전력량을 최소화하여, 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 감소시킨다고 하는 효과가 얻어진다.
기준 지령 패턴으로서, (8) 식으로 나타내지는 도 17이나 (11) 식으로 나타내지는 도 18 등으로 대표되는 것처럼, 가속 개시시에 가속도가 점감하고, 감속 개시시에 감속도가 점증하는 지령 패턴, 또는 가속 개시시에 가속도는 미리 정한 기간 일정 가속도, 즉 최대 가속도를 유지하고, 그 후 가속도는 점감하여, 감속으로 변한 후는 감속도가 점증해 가고, 그 후 감속도가 미리 정한 기간 일정 감속도, 즉 최대 감속도를 유지하는 지령 패턴을 이용함으로써, 추가로 위치 결정 제어시의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 의하면, 실시 형태 1, 2 및 3에서 설명한 경우보다도, 도 16의 스텝 S105에서, 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량 예측치 E1이, 평활 콘덴서(23)에 축적 가능한 에너지량 E2 이하라고 판단될 때, 추가로 위치 결정 제어시의 소비 전력량을 감소시킬 수 있다. 이하에 그 이유를 설명한다.
위치 결정 동작시에 필요한 소비 전력량은, 모터(1)의 출력분의 전력량과 손실분의 전력량으로 구성된다. 가속 동작 중, 모터(1)의 출력은 모터(1) 및 기계 부하의 운동 에너지가 된다. 추가로, 감속 동작 중, 이 운동 에너지가 회생 전력량이 되는 것은 실시 형태 1, 2 및 3에서 기술한 대로이다. 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량이 모두 평활 콘덴서(23)에 축적되는 경우(스텝 S105：Yes)에는, 도 16의 스텝 S105에서 스텝 S106으로 이행한다. 위치 결정 동작시에 발생하는 회생 전력량이 모두 평활 콘덴서(23)에 축적되면, 다음 번의 위치 결정 동작시에, 그 회생 전력량을 재이용할 수 있으므로 스텝 S106으로 이행하는 경우는, 모터(1)의 출력분의 전력량은 위치 결정 동작시에 토탈(total)로 0으로 생각할 수 있다.
한편, 위치 결정 동작을 행할 때는 가속 동작 및 감속 동작이 수반된다. 가속 동작 및 감속 동작을 행하게 하기 위해서는, 모터(1)에 토크를 발생시킬 필요가 있고, 토크를 발생시키기 위해서는 모터(1)에 전류를 흘릴 필요가 있다. 모터(1)에 전류가 흐르면, 손실이 발생하므로, 스텝 S106으로 이행하는 경우는 손실이 가능한 한 작아지도록 지령 패턴을 구성함으로써 위치 결정 동작시의 소비 전력량을 추가로 감소시키는 것이 가능해진다.
손실 중에서 큰 요인이 되는 것은, 모터 권선 저항에 전류가 흐름으로써 발생하는 동손(銅損)이다. 위치 결정 동작 중에 모터 권선 저항에서 발생하는 동손은, 위치 결정 동작 중에 모터(1)에 흐르는 전류 I(t)를 이용하여,
[수 14]
Figure pct00014
로 나타내진다. 추가로, a(t)를 모터 가속도라고 했을 경우, 모터(1) 및 기계 부하의 운동 방정식
[수 15]
Figure pct00015
(J：모터 및 기계 부하의 가동 부분의 관성, a(t)：모터 가속도, Kt：모터 토크 상수)이 성립하기 때문에, 전류와 가속도는 비례 관계가 있다. 미리 정한 이동량 D를 미리 정한 이동 시간 T만큼 들여 이동하는 지령 패턴으로 상기의 (14) 식을 최소화하는 것은 (8) 식으로 나타내진다. 이 지령 패턴의 특징은, 가속 개시시에 가속도가 점감하고, 감속 개시시의 음의 가속도인 감속도가 점증해 가는 것으로, 이 거동에 의해 동손을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 19, 도 20 및 도 21에 도시되는 3개의 지령 패턴을 이용하여, 이 효과에 대해 설명한다. 도 19는 가속 동작 초기(0≤t≤T/4)의 가속도는 α이고, 가속 동작 종반(終盤)(T/4＜t≤T/2)에 가속도가 작아져 α/2가 되며, 감속 동작 초기(T/2＜t≤3/4·T)의 감속도는 α/2이고, 감속 동작 종반(3/4·T＜t≤T)에 감속도는 커져 감속도가 α가 되는 지령 패턴이다. 또, 여기서, t는 시간을 나타내는 파라미터이다. 이 지령 패턴으로 이동하는 양은, 속도 패턴이 이동 시간 0에서부터 이동 시간 T 둘러싸이는 양과 같기 때문에, 이 지령 패턴에 따라서 위치 결정 동작했을 때의 이동량은 7/32·α·T2가 된다. 원하는 이동량 D로 이동시키기 위해서는, 가속도α는 α=32/7·D/T2이다. 또, 이때, 위치 결정 시간 T 중의 평균적인 가속도 절대값은,
[수 16]
Figure pct00016
이 된다.
한편, 도 20은 도 19의 지령 패턴과는 반대로, 가속 동작 초기(0≤t≤T/4)의 가속도는 β/2이고, 가속 동작 종반(T/4＜t≤T/2)에 가속도가 커져서 β로 되며, 감속 동작 초기(T/2＜t≤3/4·T)의 감속도는 β이고, 감속 동작 종반(3/4·T＜t≤T)에 감속도는 작아져 감속도가 β/2가 되는 지령 패턴이다. 이 지령 패턴에 따라서, 위치 결정 동작했을 때에 이동량을 원하는 이동량 D로 하기 위해서는, 가속도 β는 β=32/5·D/T2이다. 또, 이때 위치 결정 시간 T 중의 평균적인 가속도 절대값은, 24/5·D/T2가 된다.
또, 도 21은 가속 동작 중 및 감속 동작 중에, 각각 일정한 가속도 γ 및 감속도 γ로 위치 결정 동작하는 지령 패턴이다. 이 지령 패턴에 따라서, 위치 결정 동작했을 때에 이동량을 원하는 이동량 D로 하기 위해서는, 가속도 γ는 γ=4·D/T2이다. 위치 결정 시간 T 중의 평균적인 가속도 절대값도 4·D/T2이다.
도 19, 20 및 21에 도시하는 지령 패턴은, 모두 원하는 이동량 D를 원하는 이동 시간 T로 위치 결정 동작하기 위한 지령 패턴이다. 각각의 위치 결정 동작을 했을 때의 지령 패턴에 따라서, 위치 결정 동작했을 때의 동손을 비교한다. 도 19, 20 및 21에 나타내는 지령 패턴의 각각에 따라서 위치 결정 동작했을 때의 동손을 각각 L1, L2 및 L3로 나타낸다. 운동 방정식으로부터, 위치 결정 동작을 했을 때의 전류 I(t)는, I(t)=J/Kt·A(t)로 나타낼 수 있다. 다만, J：기계 부하 및 모터의 관성, Kt：모터의 토크 상수, 즉 단위 전류가 모터에 흘렀을 때에 발생하는 토크, A(t)：지령 패턴의 가속도이다.
이때, 모터(1)의 권선 저항 R을 이용하여, L1, L2 및 L3는 이하와 같이 계산된다.
[수 17]
Figure pct00017
[수 18]
Figure pct00018
[수 19]
Figure pct00019
즉, 같은 이동량 D, 같은 이동 시간 T로 위치 결정했을 때에, 동손을 감소시키는 효과가 큰 것은, 도 19와 같이, 가속 동작 중은 가속도가 시간 경과에 따라 감소하고, 감속 동작 중은 감속도가 시간 경과에 따라 증가해 가는 지령 패턴이다. 이것은, 도 19의 지령 패턴에서만 볼 수 있는 성질이 아니라, 가속 동작시에 가속도가 점감하고, 감속 동작시에 감속도가 점증해 가는 패턴에서 공통적으로 볼 수 있는 성질이다. 동일한 이동량 D를, 동일한 이동 시간 T로 이동할 때에, 가속 동작 초기에 큰 가속도를 취함으로써, 위치 결정 개시 직후부터 큰 속도를 취할 수 있고, 감속 동작 종반에 큰 감속 동작을 취함으로써, 속도가 0이 되는 감속 정지의 직전까지 비교적 큰 속도를 취할 수 있다. 이것에 의해, 어느 이동량을 어느 이동 시간로 위치 결정하는데, 위치 결정 시간 중 작은 속도로 끝난다. 가속도는 속도의 변화율, 즉 속도의 미분이기 때문에, 속도가 작으면 그 변화율인 가속도의 절대값을 이동 시간 중에 평균적으로 작게 하더라도, 미리 정한 이동 시간 T로, 미리 정한 이동량 D를 이동할 수 있다. 실제, 도 19, 도 20, 도 21에 도시되는 지령 패턴의 예에 있어서도, 도 19에 도시되는 지령 패턴의 평균적인 가속도가 제일 작게 되어 있다. 모터 가속도와 모터 전류는 비례 관계에 있으므로, 이러한 지령 패턴을 취함으로써 위치 결정 시간 중의 전류도 평균적으로 작아지고, 그 결과, 위치 결정 제어 중의 동손을 작게 한다고 하는 효과가 있다.
여기서, (8) 식으로 대표되는 것처럼, 가속 개시시에 가속도가 점감하고, 감속 개시시에 감속도가 점증하는 지령 패턴을 이용하면, 위치 결정 동작 중의 가속도가 최대 가속도 Amax를 넘어 버리는 경우는, (11) 식과 같이, 가속 개시시에 가속도가 최대 가속도를 어느 시간 유지하고, 그 후 점감하며, 감속 개시시에, 감속도가 점증해 가고, 그 후, 감속도가 어느 시간 최대 가속도를 유지하는 지령 패턴으로 한다. 이러한 지령 패턴은 동일한 이동 시간 T로 이동할 때에, 가속 동작 초기에 큰 가속도를 취함으로써, 위치 결정 개시 직후부터 큰 속도를 취할 수 있고, 감속 동작 종반에 큰 감속 동작을 취함으로써, 속도가 0이 되는 감속 정지의 직전까지 비교적 큰 속도를 취하는 것이, 가속도의 최대치를 최대 가속도 Amax 이하로 하면서 실현할 수 있다.
이상에서 설명한 실시 형태 1~4에 있어서는, 모터(1)로서 회전형 모터를 이용하고, 볼 나사(3)에 의해 회전 운동을 병진 운동으로 변환하여 기계 부하를 위치 결정 제어하는 경우를 예로서 설명했지만, 리니어 모터와 같이 직선 방향으로 동력을 발생하는 모터를 이용하여 기계 부하를 위치 결정 제어를 행하는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
또, 도 1, 도 8, 도 12 및 도 15에 있어서는 위치 결정 제어 장치에 평활 콘덴서(23)가 1개만 마련되어 있는 예를 설명했지만, 모선 사이에 병렬로 평활 콘덴서를 복수 개 마련하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 복수의 평활 콘덴서의 용량의 합성치를, 평활 콘덴서(23)의 용량으로서 계산하면 좋다. 예를 들면, 용량이 C1과 C2의 2개의 평활 콘덴서를 모선 사이에 병렬로 접속했을 경우는, C=C1·C2/(C1＋C2)로 하여 평활 콘덴서(23)의 용량을 계산하면, 상기 실시 형태 1~4를 마찬가지로 실시할 수 있다.
추가로, 본원 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 또, 상기 실시 형태에는 여러 가지의 단계의 발명이 포함되어 있으며, 개시되는 복수의 구성 요건에 있어서의 적당한 조합에 의해 다양한 발명이 추출될 수 있다. 예를 들면, 실시 형태에 제시되는 전(全) 구성 요건으로부터 몇 개의 구성 요건이 삭제되어도, 발명이 해결하려고 하는 과제의 란에서 기술한 과제를 해결할 수 있어, 발명의 효과의 란에서 기술되어 있는 효과가 얻어지는 경우에는, 이 구성 요건이 삭제된 구성이 발명으로서 추출될 수 있다. 또한, 다른 실시 형태에서 걸치는 구성요소를 적당히 조합해도 좋다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명에 따른 위치 결정 제어 장치는, 모터를 이용하여 기계 부하를 위치 결정 제어할 때의 소비 전력량을 작게 하는 것에 유용하고, 특히, 평활 콘덴서를 구비한 앰프부를 가지는 위치 결정 제어 장치에 적합하다.
1: 모터, 2: 인코더,
3: 볼 나사, 4: 위치 결정 헤드,
5: 커플링, 6: 모터 제어 장치,
7: 앰프부, 10: 지령 생성부,
13: 검출 정보, 14: 전류,
15: 전압 지령, 21: 교류 전원,
22: 컨버터부, 23: 평활 콘덴서,
24: 회생 저항, 25: 회생 트랜지스터,
26: 인버터부, 27: 모선 전압 검출 회로,
28 검출된 모선 전압치(Vdc).

Claims (12)

  1. 교류 전원을 정류하여 모선 사이로 출력하는 컨버터와, 상기 컨버터의 출력을 평활화하여 모선 전압을 생성하는 평활 콘덴서와, 상기 모선 사이에 접속된 회생 저항 및 회생 트랜지스터와, 모터를 구동하는 구동 전류를 공급하는 인버터를 가지는 앰프부와,
    지령 속도 및 지령 가속도의 패턴 정보인 지령 패턴에 기초하여, 상기 모터에 접속된 기계 부하의 위치 결정 제어용의 위치 지령값을 생성하는 지령 생성부를 구비하는 위치 결정 제어 장치로서,
    상기 인버터는 상기 모선 사이에 접속되어, 상기 위치 지령값에 기초하여 상기 구동 전류를 공급하고,
    상기 지령 생성부는, 위치 결정 동작의 개시 전에 상기 지령 패턴으로부터 예측되는 회생 전력량 예측치와 상기 평활 콘덴서에 축적 가능한 에너지값을 구하고, 양자의 비교 결과에 기초하여, 상기 지령 패턴에 기초한 상기 위치 지령값을 상기 위치 결정 동작에서 사용할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 회생 전력량 예측치가 상기 에너지값보다 큰 경우는, 가속도의 절대값에 상한치가 주어져 있는 조건하에서 상기 모터의 피크 속도가 최소로 되는 상기 위치 지령값을 상기 위치 결정 동작에서 사용하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 회생 전력량 예측치가 상기 에너지값 이하인 경우는, 상기 지령 패턴에 기초한 상기 위치 지령값을 상기 위치 결정 동작에서 사용하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 앰프부는, 상기 위치 지령값과 상기 모터의 위치에 기초하여 지령 신호를 출력하는 서보 제어부를 가지고,
    상기 인버터는, 상기 지령 신호에 기초하여 상기 구동 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 기계 부하 및 상기 모터의 가동 부분의 관성 J와,
    상기 지령 패턴에 기초한 피크 속도 vp를 이용하여, 상기 회생 전력량 예측치를
    [수 1]
    Figure pct00020

    로 구하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 평활 콘덴서의 용량 C와, 상기 회생 트랜지스터가 온이 되는 전압치 Von과, 상기 컨버터가 출력하는 정상적인 상기 모선 전압의 값을 나타내는 기준 모선 전압 V0을 이용하여, 상기 에너지값을
    [수 2]
    Figure pct00021

    로 구하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 평활 콘덴서의 용량 C와, 상기 회생 트랜지스터가 온이 되는 전압치 Von과, 상기 컨버터가 출력하는 정상적인 상기 모선 전압의 값을 나타내는 기준 모선 전압 V0과, 1보다 큰 상수 G를 이용하여, 상기 에너지값을
    [수 3]
    Figure pct00022

    으로 구하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 평활 콘덴서의 용량 C와, 상기 회생 트랜지스터가 온이 되는 전압치 Von과, 상기 위치 결정 동작의 개시시의 모선 전압 Vdc를 이용하여, 상기 에너지값을
    [수 4]
    Figure pct00023

    로 구하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 생성부는, 상기 평활 콘덴서의 용량 C와, 상기 회생 트랜지스터가 온이 되는 전압치 Von과, 상기 위치 결정 동작의 개시시의 모선 전압 Vdc와, 1보다 큰 상수 G를 이용하여, 상기 에너지값을
    [수 5]
    Figure pct00024

    로 구하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 가속도의 패턴이, 가속 개시시에 가속도가 점감하고, 감속 개시시에 감속도가 점증하는 패턴인 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지령 가속도의 패턴이, 가속 개시시에 가속도는 미리 정한 기간 일정 가속도를 유지하고, 그 후 가속도는 점감하여, 감속으로 변한 후는 감속도가 점증해 가고, 그 후 감속도가 미리 정한 기간 일정 감속도를 유지하는 패턴인 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평활 콘덴서는, 상기 모선 사이에 병렬로 접속된 복수의 콘덴서로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 장치.
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