CN102948070B - 电动机驱动器控制装置 - Google Patents

Abstract

位置指令脉冲生成单元以使初始相位按照预先在装置内设定的初始相位信息所示的相位提前的方式生成向电动机驱动器输出的位置指令脉冲。初始相位信息为位置指令脉冲的起始脉冲的半个周期的期间内的任意相位。

Description

电动机驱动器控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动机驱动器控制装置，特别涉及一种适于使生产节拍时间（tact time）缩短的电动机驱动器控制装置。

背景技术

电动机驱动器控制装置为下述控制装置，即，在生产工序中，控制电动机驱动器，从而实施定位装置中的定位控制，其中，该电动机驱动器对配置在用于加工、组装或部件安装等的定位装置的各轴上的电动机进行驱动。作为该电动机驱动器控制装置，广泛使用可编程控制器（programmable logic controller）。因此，在本说明书中，将电动机驱动器控制装置称为可编程控制器。

可编程控制器对电动机驱动器进行控制的方式存在多种，作为本发明的对象的可编程控制器，其结构为：将作为位置指令脉冲的脉冲列信号向电动机驱动器输出而进行控制。该位置指令脉冲以下述步骤生成。即，可编程控制器将启动指令作为触发，基于包含定位控制中的目标位置及目标速度的定位设定数据，运算、生成由电动机驱动器驱动的电动机的定位样式（pattern），将所生成的定位样式变换为3种脉冲输出模式（A相/B相、CW/CCW、PULSE/SIGN）中的一种脉冲输出模式下的位置指令脉冲，并进行输出。在这里，对于启动指令，具有在梯形图程序的执行过程中输出启动指令的情况、以及从外部输入启动指令的情况。

专利文献1：日本特开2003－88187号公报

专利文献2：日本特开平6-292399号公报

发明内容

但是，电动机驱动器构成为，响应于位置指令脉冲的各周期中的上升沿及下降沿而实施电动机控制，但现有的可编程控制器输出的位置指令脉冲的各周期中的前半周期的信号电平，与输出位置指令脉冲之前的初始状态相同。即，电动机驱动器针对位置指令脉冲的起始脉冲，在从前半周期向后半周期变化的定时（timing），启动电动机控制，从而该起始脉冲的前半周期的期间，成为等待电动机控制的启动的脉冲输出等待时间。

因此，在现有的可编程控制器中，将启动指令作为触发而生成定位样式并输出位置指令脉冲为止的“轨迹生成时间”和上述“脉冲输出等待时间”相加后的期间，成为定位控制的启动时间，从而产生下述问题，即，定位控制的启动延迟与该脉冲输出等待时间相对应的量。

以前，由于要求高速启动而导致电动机驱动器的启动待机时间即脉冲输出等待时间成为问题的应用并不多，但是，伴随着近年来的电动机技术的进步，需要高速启动的应用不断增加，而该脉冲输出等待时间成为问题，因此，需要加紧进行应对。

此外，对于电动机控制的启动高速化，之前提出了各种方案（例如专利文献1、2等），但都是通过对硬件或软件的变更、追加而进行应对的，导致成本上升等，并不优选。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电动机驱动器控制装置，其无需变更硬件及软件的基本架构就可以使定位控制的启动时间缩短。

为了解决上述课题，实现目的，本发明提供一种电动机驱动器控制装置，其具有：程序存储器，其存储记载有定位控制的控制程序、以及定位设定数据，该定位设定数据包含定位控制中的目标位置、目标速度；顺序执行单元，其在执行所述控制程序的过程中按照定位控制的顺序，访问所述程序存储器，并输出定位设定数据；定位样式生成单元，其将由所述顺序执行单元生成的启动指令作为触发、或者将外部输入的启动指令作为触发而执行下述动作，即，基于从所述顺序执行单元输入的定位设定数据，运算、生成电动机驱动器驱动的电动机的定位样式；以及位置指令脉冲生成单元，其根据由所述定位样式生成单元生成的定位样式，生成向所述电动机驱动器输出的位置指令脉冲，该电动机驱动器控制装置的特征在于，在装置内，预先设定向所述电动机驱动器输出的位置指令脉冲的初始相位信息，所述位置指令脉冲生成单元以提前所述初始相位信息示出的相位的方式生成所述位置指令脉冲。

发明的效果

根据本发明，无需对当前的硬件及软件的基本架构进行变更，保持与现有架构相同，而仅在程序存储器中设定用于指定0°～180°的范围内的任意初始相位的初始相位信息，就可以使针对定位装置各轴的定位控制的启动时间缩短。由此，如果在生产工序中使用本发明所涉及的电动机驱动器控制装置，则可以实现使应用装置中的生产节拍时间缩短这一效果。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例所涉及的电动机驱动器控制装置的结构的框图。

图2是说明使位置指令脉冲的初始相位提前的动作的一个例子的时序图。

图3是说明使位置指令脉冲的初始相位提前的动作的另一个例子的时序图。

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的电动机驱动器控制装置的实施例。此外，本发明并不由本实施例所限定。

图1是表示本发明的一个实施例所涉及的电动机驱动器控制装置的结构的框图。在图1中，在本实施例所涉及的电动机驱动器控制装置即可编程控制器1中，作为对电动机驱动器2进行控制的结构，具有顺序控制部3和定位控制部4。

顺序控制部3具有程序存储器5和顺序执行单元6。另外，定位控制部4具有定位样式生成单元7和位置指令脉冲生成单元8。

首先，对顺序控制部3的结构进行说明。在程序存储器5中通常存储有：控制程序（梯形图程序），其记载有定位控制；以及设定数据，其包含有定位控制中的目标位置、目标速度，但在本实施例中，为了易于理解，还存储有向电动机驱动器2输出的位置指令脉冲的初始相位信息。此外，由于该初始相位信息如后述，在位置指令脉冲生成单元8中使用，所以也可以以位置指令脉冲生成单元8能够取出的方式，预先设定在定位控制部4内。

顺序执行单元6从程序存储器5读出梯形图程序并执行。在其执行过程中，将启动指令a向定位样式生成单元7输出，并且将从程序存储器5中按照位置控制的顺序读出的定位设定数据b向定位样式生成单元7输出。定位设定数据b中含有位置指令脉冲的初始相位信息。

下面，说明定位控制部4的结构。有时从外部向定位样式生成单元7中输入启动指令c。在此情况下，定位样式生成单元7选择来自顺序执行单元6的启动指令a和外部启动指令c中的某一个。定位样式生成单元7将启动指令a或外部启动指令c作为触发，基于从顺序执行单元6输入的定位设定数据b，运算、生成电动机驱动器2驱动的电动机9的定位样式，并将该生成的定位样式d向位置指令脉冲生成单元8输出。在定位样式d中含有从定位设定数据b中提取出的位置指令脉冲的初始相位信息。

位置指令脉冲生成单元8通常根据由定位样式生成单元7生成的定位样式，生成与电动机驱动器2的规格对应的脉冲输出模式下的位置指令脉冲，并向电动机驱动器2输出。作为脉冲输出模式，存在A相/B相模式（90度相位差脉冲方式）、CW/CCW模式（双脉冲方式）、PULSE/SIGN模式（共通脉冲方式）。在本实施例中，位置指令脉冲生成单元8输出A相/B相模式下的位置指令脉冲“A相脉冲列信号Pa、B相脉冲列信号Pb”。

电动机驱动器2响应于A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb的上升沿及下降沿而实施电动机控制。在生产工序中，电动机驱动器2驱动的电动机9是配置在定位装置的各轴上的伺服电动机或步进电动机等，该定位装置在加工、组装或部件安装等中使用。在这里，该实施例所涉及的位置指令脉冲生成单元8在现有的电路结构中，应用来自定位样式生成单元7的定位样式、以及其所包含的位置指令脉冲的初始相位信息，以使A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb的初始相位从现有技术中的相位“0°”以初始相位信息指示的相位“0°～180°范围内的任意相位”提前的方式生成A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb（例如，参照图2、图3）。

下面，参照图2和图3，说明本实施例所涉及的使位置指令脉冲的初始相位提前的动作。图2和图3各自是说明使位置指令脉冲的初始相位提前的动作的一个例子的时序图。特别地，图2表示位置指令脉冲的起始脉冲的周期较短的情况下的动作，图3表示位置指令脉冲的起始脉冲的周期较长的情况（例如S字加减速时或达到指令速度为止的加速时间较长的情况）下的动作。此外，图2和图3示出脉冲输出模式为A相/B相模式的情况下的动作，但脉冲输出模式为CW/CCW模式或PULSE/SIGN模式的情况也是相同的。

在图2（1）、图3（1）中，示出在A相/B相模式中使初始相位提前0°的情况、即现有技术的动作。在图2（2）、图3（2）中，示出在A相/B相模式中使初始相位提前180°的情况、即使初始相位提前与位置指令脉冲的半个周期相对应的量的情况下的动作。

如图2和图3所示，位置指令脉冲生成单元8以A相脉冲列信号Pa形成超前相、B相脉冲列信号Pb形成与A相脉冲列信号Pa相比延迟90°的相位关系，将A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb输出。并且，在位置指令脉冲生成单元8开始脉冲输出之前的A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb的信号线的初始状态，在本实施例中为低电平。即，有时该初始状态为高电平。

在程序存储器5中设定的位置指令脉冲的初始相位信息所示的初始相位为0°的情况下，位置指令脉冲生成单元8按照现有技术的方式生成A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb。即，现有技术的A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb的各周期为，前半周期为与初始状态相同的低电平，后半周期为高电平。这样，最初输入至电动机驱动器2中的超前相的A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的前半周期持续与初始状态相同的低电平，然后上升至高电平，因此，电动机驱动器2针对A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的1个周期，在从前半周期向后半周期变化的定时，启动电动机控制，在前半周期的期间，等待电动机控制的启动。

由此，如图2（1）所示，现有技术中的定位控制的启动时间T1为，轨迹生成时间11加上输出脉冲等待时间12后的时间。轨迹生成时间11是以启动指令作为触发而运算生成定位样式并输出A相脉冲列信号Pa为止的时间。输出脉冲等待时间12是A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的1个周期13的前半周期的时间。

在图3（1）中也相同地，现有技术中的定位控制的启动时间T3为，轨迹生成时间11加上输出脉冲等待时间14后的时间，但由于A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的1个周期15比图2的情况更长，所以输出脉冲等待时间14也比输出脉冲等待时间12更长，启动时间T3比启动时间T1更长。

下面，在程序存储器5中设定的位置指令脉冲的初始相位信息所示的初始相位例如为180°的情况下，位置指令脉冲生成单元8以使A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb的初始相位与现有技术相比超前180°的形态，生成A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb。在上述形态下，明显地相当于以将现有技术中的A相/B相的脉冲列信号Pa、Pb进行逻辑反转后的形态生成，因此，如果位置指令脉冲生成单元8开始进行脉冲输出，则超前相的A相脉冲列信号Pa的起始脉冲如图2（2）和图3（2）所示，形成下述波形，即，在轨迹生成时间11结束时，从初始状态的低电平上升至高电平，开始前半周期，经过该前半周期的期间后，下降至低电平而开始后半周期。

即，在将位置指令脉冲的初始相位指定为180°的情况下，电动机驱动器2可以在超前相的A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的前半周期的开始定时下，启动电动机控制，定位控制的启动时间T2成为与轨迹生成时间11相同的时间，不包含图2（1）、图3（1）所示的输出脉冲等待时间12、14。如上所示，与初始相位为0°的情况相比得到了大幅缩短。特别地，如图3所示，在A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的周期较长的情况下，得到明显的缩短效果。

在此情况下，A相脉冲列信号Pa的起始脉冲的1个周期在位置指令脉冲的初始相位为0°的情况下和180°的情况下，在图2所示的形态中都是相同的周期13，在图3所示的形态中也是相同的周期15。

在这里，可知图2（1）、图3（1）示出的初始相位为0°的情况下的输出脉冲等待时间12、14的时间长度为初始相位调整幅度，可以将位置指令脉冲的初始相位调整为从0°至最大180°为止的范围内的任意相位。

如上所示，根据本实施例，无需对可编程控制器的硬件及软件的基本架构进行变更，保持与现有技术相同，仅在程序存储器中设定用于指定0°～180°的范围内的任意初始相位的初始相位信息，就可以缩短由可编程控制器对定位装置的各轴进行的定位控制的启动时间。

由此，如果在生产工序中使用本实施例所涉及的可编程控制器，则可以实现应用装置中的生产节拍时间的缩短。

工业实用性

如上所示，本发明所涉及的电动机驱动器控制装置作为实现缩短定位控制的启动时间的电动机驱动器控制装置有效，特别地，适于实现生产节拍时间的缩短化。

标号的说明

1可编程控制器（电动机驱动器控制装置）

2电动机驱动器

3顺序控制部

4定位控制部

5程序存储器

6顺序执行单元

7定位样式生成单元

8位置指令脉冲生成单元

9电动机

Claims (2)

1.一种电动机驱动器控制装置，其具有：

程序存储器，其存储记载有定位控制的控制程序、以及定位设定数据，该定位设定数据包含定位控制中的目标位置、目标速度；

顺序执行单元，其在执行所述控制程序的过程中按照定位控制的顺序，访问所述程序存储器，并输出定位设定数据；

定位样式生成单元，其将由所述顺序执行单元生成的启动指令作为触发、或者将外部输入的启动指令作为触发而执行下述动作，即，基于从所述顺序执行单元输入的定位设定数据，运算、生成电动机驱动器驱动的电动机的定位样式；以及

位置指令脉冲生成单元，其根据由所述定位样式生成单元生成的定位样式，生成向所述电动机驱动器输出的位置指令脉冲，

该电动机驱动器控制装置的特征在于，

在装置内，预先设定向所述电动机驱动器输出的位置指令脉冲的初始相位信息，

所述位置指令脉冲生成单元以提前所述初始相位信息示出的相位的方式生成所述位置指令脉冲。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动器控制装置，其特征在于，

所述初始相位信息是向电动机驱动器输出的位置指令脉冲的起始脉冲的半个周期期间内的任意相位。