JP2007025759A - Electric motor driving device, position instruction device and positioning device - Google Patents

Electric motor driving device, position instruction device and positioning device Download PDF

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伸治 米本
Hiromichi Takano
裕理 高野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve position controllability for further smooth control in an electric motor driving device by bringing a target value further close to a current value of an actual motor and to improve accuracy of synchronizing property. <P>SOLUTION: The electric motor driving device 1 for driving an electric motor 31 having a position detector 32 based on a position instruction value Pm comprises a position control arithmetic processing part 11 operating in a position control period Tp and outputting a speed instruction value Nref that is an output value of an electric motor driving part 14 from a detection position θ and a position instruction value Pref; a communication part 12 receiving the Pm in a period Tm longer than Tp; a storage part 13 storing the Pm; a position instruction interpolation arithmetic processing part 16 performing interpolation operation to the Pm and outputting the position instruction value Pref; and an electric motor driving part 14 driving the electric motor 31 with the Nref. This electric motor driving device simultaneously receives a current instruction value Pm and the next Pm by a position instruction device 2 and stores a plurality of values in the storage part 13 in the order of receiving, and generates the Ref by applying interpolation operation to the current Pm and the next Pm according to the Tp by the arithmetic processing part 16 to perform position control operation of the electric motor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機を駆動する技術およびこの駆動技術を用いた位置決め装置に関する。   The present invention relates to a technique for driving an electric motor and a positioning device using this driving technique.

従来、予めプログラムされた位置制御データと、位置センサから順次供給されるモータの回転情報とに基づいてモータの回転を制御する位置決め制御装置において、制御手段を、所定の第１の時間毎に当該第１の時間後におけるモータの回転量および回転形態に関する目標値データを形成する目標値発生手段と、当該目標値データに基づくモータの回転過程を所定時間分割して第１の時間よりも短い所定の第２の時間毎におけるモータの回転目標値を形成する位置制御演算手段とに分割し、位置制御演算手段が当該補間目標値および回転情報に基づいてモータを回転制御することにより、目標値発生手段および位置制御演算手段の処理能力を上げることなくモータの制御能力を向上させる位置決め装置を実現することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, in a positioning control device that controls rotation of a motor based on pre-programmed position control data and rotation information of a motor sequentially supplied from a position sensor, the control means is provided for each predetermined first time. A target value generating means for forming target value data relating to the rotation amount and rotation form of the motor after the first time, and a predetermined time shorter than the first time by dividing the motor rotation process based on the target value data by a predetermined time. And a position control calculation means for forming a rotation target value of the motor every second time, and the position control calculation means controls the rotation of the motor based on the interpolation target value and the rotation information, thereby generating a target value. It has been proposed to realize a positioning device that improves the control capability of the motor without increasing the processing capability of the means and the position control calculation means (for example, , See Patent Document 1).

ただし、上記位置制御手段においては、位置指令装置の位置指令を分割するタイマなどの時間分割装置の実装が不可欠であり、装置を複雑にしている。   However, in the position control means, it is indispensable to mount a time division device such as a timer for dividing the position command of the position command device, which complicates the device.

また、上記特許文献１の位置制御手段は、生成された目標値を分割し滑らかなモータ経路演算を解決する手段であり、目標位置生成装置から通信先頭を介して、位置指令値を受信し、当該受信した目標値発生手段からの目標値を元に電動機の制御を行っている。このとき、目標値生成装置から位置指令が送信されるタイミングと、位置制御演算手段との位置制御タイミングのずれが大きい場合には、必ずしも目標値発生手段が生成する目標値と、実際のモータの現在値を近づける手段ではない。
特開平６−８３４３３号公報 Further, the position control means of Patent Document 1 is a means for dividing the generated target value and solving a smooth motor path calculation, receiving a position command value from the target position generating device via the communication head, The electric motor is controlled based on the received target value from the target value generating means. At this time, if the difference between the timing at which the position command is transmitted from the target value generating device and the position control timing between the position control calculation means is large, the target value generated by the target value generating means and the actual motor It is not a means to bring the current value closer.
JP-A-6-83433

そこで、本発明は、電動機駆動装置において、より目標値と実際のモータの現在値とを近づけ、さらに滑らかな制御が行える位置制御性能を向上させること、さらに、同期性の精度を向上させることを課題とする。   In view of this, the present invention aims to improve the position control performance in which the target value and the current value of the actual motor are brought closer to each other and the smoother control can be performed in the electric motor drive device, and further the accuracy of the synchronization is improved. Let it be an issue.

また、本発明は、複数台の電動機駆動装置を用いたシステムにおいて、各電動機駆動装置の位置制御クロックの同期性の精度を向上させることを課題とする。   Moreover, this invention makes it a subject to improve the precision of the synchronism of the position control clock of each motor drive device in the system using a plurality of motor drive devices.

上記課題を解決するため、本発明の電動機駆動装置は、以下の構成を具備する。すなわち、本発明の電動機駆動装置は、電動機の位置θを検出する位置検出器と、同期信号を受信するとともに一定周期Ｔｐで起動する位置制御周期タイマと、一定周期Ｔｐで動作し検出位置θと位置指令値Ｐｒｅｆとから電動機駆動部へ回転速度指令値Ｎｒｅｆを出力する位置制御演算処理部と、位置制御周期Ｔｐよりも長い周期Ｔｍで動作し上位位置指令値Ｐｍを出力する位置指令装置から位置指令値Ｐｍを受信する通信部と、上位位置指令値Ｐｍを記憶する記憶部と、常位置指令値Ｐｍに対して補間演算を行い位置指令値Ｐｒｅｆを出力する位置指令補間演算処理部と、速度指令値Ｎｒｅｆに従い電動機を駆動する電動機駆動部を備え、上位制御装置からの上位位置指令値を元に電動機を制御する場合、位置指令補間演算部により複数の上位位置指令値間を位置制御周期で補間し、この補間結果を位置制御演算部へ入力する位置指令値とする。例えば、位置指令補間演算部において、第１の上位位置指令値と第２の上位位置指令値との間の位置指令値を、補間演算によって導出し、この補間位置指令値で電動機を制御する。   In order to solve the above problems, an electric motor driving device of the present invention has the following configuration. That is, the electric motor drive device of the present invention includes a position detector that detects the position θ of the electric motor, a position control period timer that receives a synchronization signal and starts at a constant period Tp, and operates at a constant period Tp to detect the detected position θ. Position control calculation processing unit that outputs rotational speed command value Nref from position command value Pref to motor drive unit, and position command device that operates at cycle Tm longer than position control cycle Tp and outputs upper position command value Pm A communication unit that receives the command value Pm, a storage unit that stores the upper position command value Pm, a position command interpolation calculation processing unit that performs an interpolation calculation on the normal position command value Pm and outputs a position command value Pref, a speed When an electric motor drive unit that drives the electric motor according to the command value Nref is provided and the motor is controlled based on the upper position command value from the upper control device, a plurality of position command interpolation calculation units Interpolation is performed between the upper position command values in the position control cycle, and the interpolation result is set as a position command value to be input to the position control calculation unit. For example, the position command interpolation calculation unit derives a position command value between the first upper position command value and the second upper position command value by interpolation calculation, and controls the electric motor with this interpolation position command value.

そして、前記補間演算にて使用する複数の上位位置指令値の取得については、上位制御装置から受信した上位位置指令値を前記電動機駆動装置内部に複数個記憶するようにし、所望の個数が記憶された後に、前記位置指令補間演算部で補間演算をする構成でもよい。   For obtaining a plurality of upper position command values used in the interpolation calculation, a plurality of upper position command values received from the upper control device are stored in the electric motor drive device, and a desired number is stored. After that, the position command interpolation calculation unit may perform an interpolation calculation.

または、上位制御装置において、上位位置指令値を電動機駆動装置に送信する際に、複数個の上位位置指令値を送信する構成であってもよい。   Alternatively, the upper control device may be configured to transmit a plurality of upper position command values when transmitting the upper position command value to the motor drive device.

また、複数台の電動機駆動装置を同期制御する場合には、各電動機駆動装置の位置制御基準クロックとして参照される位置制御クロックを同期する。ここで、位置制御クロックを同期するために、上位制御装置から制御クロックの初期化を行う、制御クロックの初期化信号を、各電動機駆動装置に送信する。この初期化信号を受けると、各電動機駆動装置では、それまで発生していた位置制御クロックを初期化して、同時に位置制御クロックの発生を開始する。以上により、各電動機駆動装置間での位置制御クロックの同期を得る。   Further, when synchronously controlling a plurality of motor drive devices, the position control clocks referred to as the position control reference clocks of the respective motor drive devices are synchronized. Here, in order to synchronize the position control clock, a control clock initialization signal for initializing the control clock is transmitted to each motor drive device from the host control device. When this initialization signal is received, each motor drive device initializes the position control clock that has been generated so far, and simultaneously starts the generation of the position control clock. As described above, the position control clock is synchronized between the motor drive devices.

上述のように、本発明によれば、電動機駆動装置において、滑らかな制御が行える等の制御性能を向上することができる。また、複数台の電動機駆動装置間において、各電動機駆動装置の位置制御クロックの同期性精度を向上することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to improve control performance such as smooth control in the motor drive device. Moreover, the synchronism accuracy of the position control clock of each motor drive device can be improved among a plurality of motor drive devices.

本発明は、回転位置を検出する位置検出器を有する電動機を位置指令装置からの位置指令値に基づいて駆動する電動機駆動装置において、電動機駆動装置は、位置制御周期タイマにより一定の位置制御周期Ｔｐで動作し、前記位置検出器による検出位置θと位置指令値Ｐｒｅｆから電動機駆動部の入力値となる速度指令値Ｎｒｅｆを出力する位置制御演算処理部と、位置制御周期と比べて長い周期Ｔｍで動作し、上位位置指令値Ｐｍを出力する位置指令装置より前記上位位置指令値Ｐｍを受信する通信部と、通信部で受信した上位位置指令値Ｐｍを記憶する記憶部と、記憶部に記憶した上位位置指令値Ｐｍに対して補間演算を行ない位置制御演算処理部の入力となる位置指令値Ｐｒｅｆを出力する位置指令補間演算処理部と、速度指令値Ｎｒｅｆに従い商用電源により前記電動機を駆動する電動機駆動部とを備え、位置指令装置より、上記位置制御周期Ｔｐに必ずしも同期していない、今回の上位位置指令値Ｐｍ［目標値］と次回の上位位置指令値Ｐｍ［次回目標値］を同時に受信し、受信した上位位置指令値Ｐｍを前記記憶部に受信順に複数記憶し、位置指令補間演算処理部において、この上位位置指令値Ｐｍ［目標値］と次回の上位位置指令値Ｐｍ［次回目標値］の２つの上位位置指令値により、位置制御周期Ｔｐに合わせて補間演算を施して位置指令値Ｐｒｅｆを生成し、前記位置指令値Ｐｒｅｆに従って電動機の位置制御動作を行なう。さらに、上位位置指令値Ｐｍ［目標値］と次回の上位位置指令値Ｐｍ［次回目標値］の２つの上位位置指令値を受け取った以降の上位位置指令値Ｐｍ［次々回以降目標値］は単独の上位位置指令値である。   The present invention relates to an electric motor drive device that drives an electric motor having a position detector that detects a rotational position based on a position command value from a position command device. The electric motor drive device uses a position control cycle timer to set a constant position control cycle Tp. A position control calculation processing unit that outputs a speed command value Nref that is an input value of the motor drive unit from a detection position θ and a position command value Pref by the position detector, and a cycle Tm that is longer than the position control cycle A communication unit that operates and receives the upper position command value Pm from a position command device that outputs the upper position command value Pm, a storage unit that stores the upper position command value Pm received by the communication unit, and a storage unit A position command interpolation calculation processing unit that performs an interpolation calculation on the upper position command value Pm and outputs a position command value Pref as an input to the position control calculation processing unit; and a speed command value Nr an electric motor drive unit that drives the electric motor with a commercial power source according to f, and the current upper position command value Pm [target value] and the next upper position are not necessarily synchronized with the position control cycle Tp from the position command device. The command value Pm [next target value] is received at the same time, a plurality of received upper position command values Pm are stored in the storage unit in the order of reception, and the position command interpolation calculation processing unit determines that the upper position command value Pm [target value] and Based on the two upper position command values of the next upper position command value Pm [next target value], an interpolation operation is performed in accordance with the position control cycle Tp to generate a position command value Pref, and the position of the motor is determined according to the position command value Pref. Perform control action. Further, the upper position command value Pm [subsequent to the next target value] after receiving the two upper position command values of the upper position command value Pm [target value] and the next upper position command value Pm [next target value] is independent. Upper position command value.

本発明は、回転位置を検出する位置検出器を有する電動機を位置指令装置からの位置指令値に基づいて駆動する電動機駆動装置において、電動機駆動装置は、位置制御周期タイマにより一定の位置制御周期Ｔｐで動作し、前記位置検出器による検出位置θと位置指令値Ｐｒｅｆから電動機駆動部の入力値となる速度指令値Ｎｒｅｆを出力する位置制御演算処理部と、位置制御周期と比べて長い周期Ｔｍで動作し、上位位置指令値Ｐｍを出力する位置指令装置より前記上位位置指令値Ｐｍを受信する通信部と、通信部で受信した上位位置指令値Ｐｍを記憶する記憶部と、記憶部に記憶した上位位置指令値Ｐｍに対して補間演算を行ない位置制御演算処理部の入力となる位置指令値Ｐｒｅｆを出力する位置指令補間演算処理部と、速度指令値Ｎｒｅｆに従い商用電源により前記電動機を駆動する電動機駆動部とを備え、前記電動機駆動装置を複数台使用する電動機駆動システムを構成する場合、各電動機駆動装置内部の位置制御周期タイマへ同期信号を同時に入力し、各位置制御周期タイマを同期することにより、各電動機位置制御装置の位置制御周期を同期する。   The present invention relates to an electric motor drive device that drives an electric motor having a position detector that detects a rotational position based on a position command value from a position command device. The electric motor drive device uses a position control cycle timer to set a constant position control cycle Tp. A position control calculation processing unit that outputs a speed command value Nref that is an input value of the motor drive unit from a detection position θ and a position command value Pref by the position detector, and a cycle Tm that is longer than the position control cycle A communication unit that operates and receives the upper position command value Pm from a position command device that outputs the upper position command value Pm, a storage unit that stores the upper position command value Pm received by the communication unit, and a storage unit A position command interpolation calculation processing unit that performs an interpolation calculation on the upper position command value Pm and outputs a position command value Pref as an input to the position control calculation processing unit; and a speed command value Nr and a motor drive unit that drives the motor with a commercial power source according to f, and when configuring a motor drive system that uses a plurality of the motor drive devices, a synchronization signal is simultaneously input to a position control cycle timer inside each motor drive device Then, by synchronizing each position control cycle timer, the position control cycle of each motor position control device is synchronized.

本発明は、上記電動機駆動装置を複数台用いて構成する電動機駆動システムの位置指令装置であって、１台の位置指令装置から各電動機駆動装置に対し、上位位置指令値Ｐｍと、前回の上位位置指令値送信から今回の上位位置信号送信までの時間Ｔｍｓを、同時に送信する。   The present invention is a position command device of an electric motor drive system configured by using a plurality of the above-described electric motor drive devices. The upper position command value Pm and the previous upper command value are transmitted from one position command device to each motor drive device. The time Tms from the position command value transmission to the current upper position signal transmission is transmitted simultaneously.

本発明は、上記位置指令装置と、上記複数台の電動機駆動装置により位置決め電動機駆動システムを構成する。   In the present invention, a positioning motor drive system is constituted by the position command device and the plurality of motor drive devices.

本発明は、上記位置指令装置に、同期信号を出力する機能を付加し、複数台の電動機駆動装置への同期信号を同時出力可能とした位置決めシステムを構成する。   The present invention constitutes a positioning system in which a function for outputting a synchronization signal is added to the position command device, and the synchronization signals to a plurality of motor drive devices can be simultaneously output.

以下、本発明の実施例を図１〜図４を用いて詳細に説明する。各図中において、共通する符号は同じ対象物を示す。図４は、本発明の実施例にかかる電動機駆動装置をＸＹテーブル４に適用した場合のシステム構成を説明する図である。ＸＹテーブル４は、Ｘ軸ボールネジ４Ａと、Ｙ軸ボールネジ４Ｂと、それを駆動する電動機３Ａと、電動機３Ｂと、電動機３Ａを制御する電動機駆動装置１Ａと、電動機電動機３Ｂを制御する駆動装置１Ｂと、電動機駆動装置１Ｂと電動機駆動装置１Ｂに位置指令を与える上位制御装置２と、電動機３Ａと電動機駆動装置１Ａ間の電力線・位置フィードバック信号線６Ａと、電動機３Ｂと電動機駆動装置１Ｂ間の電力線・位置フィードバック信号線６Ｂと、位置指令装置２と電動機駆動装置１Ａ、１Ｂ間の通信ライン５で構成される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In each figure, the common code | symbol shows the same target object. FIG. 4 is a diagram for explaining a system configuration when the electric motor drive device according to the embodiment of the present invention is applied to the XY table 4. The XY table 4 includes an X-axis ball screw 4A, a Y-axis ball screw 4B, an electric motor 3A that drives the X-axis ball screw 4B, an electric motor 3B, an electric motor driving device 1A that controls the electric motor 3A, and a driving device 1B that controls the electric motor 3B. , The motor drive device 1B and the host controller 2 for giving a position command to the motor drive device 1B, the power line / position feedback signal line 6A between the motor 3A and the motor drive device 1A, and the power line between the motor 3B and the motor drive device 1B It comprises a position feedback signal line 6B and a communication line 5 between the position command device 2 and the motor drive devices 1A and 1B.

一方、図１は、サーボモータ３と、電動機駆動装置１の構成の詳細を説明する図である。Ｘ軸またはＹ軸のサーボモータ３は、電動機３１と、電動機の位置θを検出する位置検出器３２で構成される。電動機３１を駆動する電動機駆動装置１は、位置指令装置２からの位置指令Ｐｍなどを受信する通信部１２と、通信部１２で得た位置指令Ｐｍを格納する記憶部１３と、記憶部１３から得た位置指令Ｐｍと電動機３１の位置θを検出する位置検出器３２から得た電動機位置θから電動機の位置指令Ｐｒｅｆを演算生成する位置指令補間演算処理部１６と、位置指令補間演算処理部１６から得たＰｒｅｆを基に、電動機を制御する速度指令Ｎｒｅｆを生成する位置制御演算処理部１１と、電動機を駆動する電動機駆動部１４と、位置制御演算処理部１１を一定周期Ｔｐで起動させるための位置制御周期タイマ１５とで構成される。   On the other hand, FIG. 1 is a diagram for explaining the details of the configuration of the servo motor 3 and the electric motor drive device 1. The X-axis or Y-axis servomotor 3 includes an electric motor 31 and a position detector 32 that detects the position θ of the electric motor. The motor drive device 1 that drives the motor 31 includes a communication unit 12 that receives the position command Pm from the position command device 2, a storage unit 13 that stores the position command Pm obtained by the communication unit 12, and a storage unit 13. A position command interpolation calculation processing unit 16 that calculates and generates a position command Pref of the motor from the obtained position command Pm and the motor position θ obtained from the position detector 32 that detects the position θ of the motor 31; In order to start the position control calculation processing unit 11 for generating the speed command Nref for controlling the electric motor, the electric motor driving unit 14 for driving the electric motor, and the position control calculation processing unit 11 at a constant cycle Tp based on Pref obtained from And a position control cycle timer 15.

Ｘ軸の電動機３Ａを駆動する電動機駆動装置１Ａの電動機３Ｂを駆動する電動機駆動装置１Ｂもそれぞれ同様な構成を有している。   The motor drive devices 1B for driving the motor 3B of the motor drive device 1A for driving the X-axis motor 3A also have the same configuration.

ここで、上位の位置指令装置２からＸ軸制御用の電動機駆動装置１ＡおよびＹ軸制御用の電動機駆動装置１Ｂへ位置指令Ｐｍを与えることで、２次元の自由なラインを描くことが可能となる。   Here, it is possible to draw a two-dimensional free line by giving a position command Pm from the host position command device 2 to the motor drive device 1A for X-axis control and the motor drive device 1B for Y-axis control. Become.

次に、本発明の前提となる、滑らかな位置制御方法について、図２（ａ）を用いて説明する。電動機駆動装置１は、位置指令装置２が送信する位置指令Ｐｍを受信して位置制御を行う。このとき、従来の位置指令補間演算処理部を持たない、電動機駆動装置では、位置制御周期（以後Ｔｐという）と位置指令装置２の位置指令送信周期（位置指令周期）Ｔｍが非同期であれば、実際の位置制御は、図２（ａ）の期待される位置指令Ｐｅｘｐに対して、図２（ａ）の階段状破線で表される補間前の位置指令Ｐｂｅｆのように行われる。本発明では、上位位置指令装置から送信される時刻ｔ０での位置指令Ｐｍ１と時刻ｔ５での位置指令Ｐｍ２をメモリなどに格納し、位置指令Ｐｍ２が受信された時点ｔ５で、位置指令補間演算処理部１６にて、位置指令Ｐｍ１と位置指令Ｐｍ２の指令幅ΔＰと、位置指令Ｐｍ１と位置指令Ｐｍ２の位置指令周期Ｔｍの間での演算周期Ｔｐの数で割った補間位置Ｐ’を計算し、演算周期Ｔｐ毎に位置指令Ｐｍを作成し位置を制御する。この位置指令Ｐｍは、順次、Ｐｍ・Ｐｍ＋Ｐ’・Ｐｍ＋２Ｐ’…となる。この結果、位置指令は、図２（ａ）の補間後の位置指令Ｐｒｅｆとなり、補間前の位置指令Ｐｂｅｆよりも滑らかな軌跡を描くことが可能になる。   Next, a smooth position control method which is a premise of the present invention will be described with reference to FIG. The electric motor drive device 1 receives the position command Pm transmitted from the position command device 2 and performs position control. At this time, in an electric motor drive device that does not have a conventional position command interpolation calculation processing unit, if the position control cycle (hereinafter referred to as Tp) and the position command transmission cycle (position command cycle) Tm of the position command device 2 are asynchronous, Actual position control is performed like the position command Pbef before interpolation represented by the step-like broken line in FIG. 2A with respect to the expected position command Pexp in FIG. In the present invention, the position command Pm1 at time t0 and the position command Pm2 at time t5 transmitted from the host position command device are stored in a memory or the like, and the position command interpolation calculation process is performed at time t5 when the position command Pm2 is received. The unit 16 calculates the interpolation position P ′ divided by the command width ΔP of the position command Pm1 and the position command Pm2 and the number of calculation cycles Tp between the position command cycles Tm of the position command Pm1 and the position command Pm2. A position command Pm is created for each calculation cycle Tp to control the position. The position command Pm is sequentially Pm · Pm + P ′ · Pm + 2P ′. As a result, the position command becomes the position command Pref after interpolation in FIG. 2A, and a smoother locus can be drawn than the position command Pbef before interpolation.

ここで、図２（ａ）では、位置指令Ｐｍ２が受信されてから、補間演算を行うため、この補間後の位置指令Ｐｒｅｆは、常に期待される位置指令Ｐｅｘｐに対して、位置指令装置２からの位置指令送信周期Ｔ１周期分の遅れを持つことになる。この問題を解決する本発明の方法を図２（ｂ）を用いて説明する。   Here, in FIG. 2A, since the interpolation operation is performed after the position command Pm2 is received, the position command Pref after the interpolation is always sent from the position command device 2 to the expected position command Pexp. The position command transmission cycle T1 is delayed. The method of the present invention for solving this problem will be described with reference to FIG.

図２（ａ）と図２（ｂ）の違いは、上位位置指令装置２が電動機駆動装置１に対して送信するデータとそのタイミングにある。図２（ａ）では、上位位置指令装置２は、その刻々の位置指令Ｐｍを送信しているだけであるが、図２（ｂ）では、最初の時刻ｔ０に、位置指令Ｐｍ１と位置指令Ｐｍ２と位置指令Ｐｍ１から位置指令Ｐｍ２への到達時間（位置指令周期）Ｔｍが送信されている。サーボアンプは、位置指令Ｐｍ１と位置指令Ｐｍ２と位置指令Ｐｍ１から位置指令Ｐｍ２への到達時間Ｔｍを受信することで、受信した直後ｔ０の位置制御演算処理にて、次の位置指令通信が受信される直前までの、位置制御演算処理での、補間後の位置指令Ｐｒｅｆを計算することが可能となる。位置指令Ｐｍ１と位置指令Ｐｍ２と位置指令Ｐｍ１から位置指令Ｐｍ２への到達時間Ｔｍを受信した後は、位置指令Ｐｍ２をすでに受信していることから、上位位置値制御装置２は、時刻ｔ５で、位置指令Ｐｍ３と位置指令Ｐｍ３からＰｍ４への到達時間Ｔｍを送信し、電動機駆動装置１はそれを受信し、その受信データをもとに次の補間位置指令Ｐｒｅｆを演算すればよい。   The difference between FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b) is in the data transmitted by the host position command device 2 to the motor drive device 1 and its timing. In FIG. 2 (a), the upper position command device 2 only transmits the position command Pm every moment, but in FIG. 2 (b), at the first time t0, the position command Pm1 and the position command Pm2 are transmitted. The arrival time (position command cycle) Tm from the position command Pm1 to the position command Pm2 is transmitted. By receiving the position command Pm1, the position command Pm2, and the arrival time Tm from the position command Pm1 to the position command Pm2, the servo amplifier receives the next position command communication in the position control calculation process at t0 immediately after reception. It is possible to calculate the post-interpolation position command Pref in the position control calculation process until immediately before. After receiving the position command Pm1, the position command Pm2, and the arrival time Tm from the position command Pm1 to the position command Pm2, since the position command Pm2 has already been received, the higher-order position value control device 2 at time t5 The position command Pm3 and the arrival time Tm from the position command Pm3 to Pm4 are transmitted, and the electric motor drive device 1 receives this and calculates the next interpolation position command Pref based on the received data.

このようにして、位置指令周期Ｔごとに２回目以降の位置指令Ｐｍは、次回の位置指令Ｐｍと次回の次の位置指令までの到達時間Ｔｍを受信することになり、期待される位置指令Ｐｅｘｐと補間後の位置指令Ｐｒｅｆとの間の遅れを最小とするとともに滑らかな補完後の位置指令Ｐｒｅｆを得ることができる。   In this way, the second and subsequent position commands Pm in each position command cycle T receive the next position command Pm and the arrival time Tm until the next next position command, and the expected position command Pexp. And the position command Pref after interpolation can be minimized, and the position command Pref after smooth interpolation can be obtained.

次に、図４に示すＸＹテーブルなどの電動機駆動装置が複数台の装置の場合に、より滑らかな位置制御を行う方法を、図３のタイムチャートを用いて説明する。
複数台の電動機駆動装置の駆動対象物が、図４のＸ軸またはＹ軸のみの１軸動作であれば、上記に図２で説明した実施例により、滑らかな位置制御を行うことが可能となる。しかし、図４に示すＸＹテーブル４のように、２軸または複数軸が協調して位置制御を行う装置においては、各サーボアンプの位置制御演算周期Ｔｐの同期性が保証されない場合には、Ｘ軸とＹ軸が同時に動く直線動作や曲線動作を行った場合、上位位置指令装置が指令した位置指令Ｐｍに対して、若干ずれた軌跡を描く場合がある。 Next, a method for performing smoother position control when there are a plurality of motor drive devices such as the XY table shown in FIG. 4 will be described with reference to the time chart of FIG.
If the object to be driven by the plurality of electric motor drive devices is a single-axis operation of only the X-axis or the Y-axis in FIG. 4, smooth position control can be performed by the embodiment described above with reference to FIG. 2. Become. However, in an apparatus that performs position control in cooperation with two or more axes, such as the XY table 4 shown in FIG. 4, if the synchronism of the position control calculation period Tp of each servo amplifier is not guaranteed, X When a linear motion or a curved motion in which the axis and the Y axis move simultaneously, a locus slightly deviating from the position command Pm commanded by the upper position command device may be drawn.

この問題を解決するため、図４のように、１台目の電動機駆動装置１Ａと２台目の電動機駆動装置１Ｂがそれぞれ独立して位置制御演算処理起動タイマを動作させている状態で（ｔ０〜ｔ４）、上位位置指令装置２から各電動機駆動装置１へ位置指令Ｐｍを与える時刻ｔ６前に、位置制御演算処理部の処理周期Ｔｐを作成している位置制御周期タイマのリセット信号（同期信号）を送り（ｔ５）、位置制御周期タイマをリセットし、位置制御演算処理起動を同期さる。その後、時刻ｔ６で上位位置指令装置２から複数台の電動機駆動装置１Ａ，１Ｂへ位置指令Ｐｍを送ることで、電動機駆動装置１Ａ、１Ｂは同期して滑らかな動作を行い、より木目細かい軌跡制御が可能となる。   In order to solve this problem, as shown in FIG. 4, the first motor driving device 1A and the second motor driving device 1B operate the position control arithmetic processing start timer independently of each other (t0 To t4), a reset signal (synchronization signal) of the position control cycle timer that creates the processing cycle Tp of the position control calculation processing unit before the time t6 when the position command Pm is given from the upper position command device 2 to each motor drive device 1. ) (T5), the position control cycle timer is reset, and the position control calculation process activation is synchronized. Thereafter, at time t6, the position command Pm is sent from the higher-level position command device 2 to the plurality of motor drive devices 1A and 1B, so that the motor drive devices 1A and 1B perform a smooth operation in synchronism with finer trajectory control. Is possible.

本発明にかかる電動機駆動装置の内部構成を説明する図。The figure explaining the internal structure of the electric motor drive device concerning this invention. 本発明にかかる位置制御演算処理部の演算処理を説明する図。The figure explaining the arithmetic processing of the position control arithmetic processing part concerning this invention. 本発明にかかる位置制御演算処理部の同期タイミングを説明する図。The figure explaining the synchronous timing of the position control arithmetic processing part concerning this invention. 本発明かかる電動機駆動装置を用いたＸＹテーブルの構成を説明する図。The figure explaining the structure of the XY table using the electric motor drive device concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１：電動機駆動装置、１１：位置制御演算処理部、１２：通信部、１３：記憶部、１４：位置制御周期タイマ、１５：位置指令補間演算処理部、１６：電動機駆動部、２：位置指令装置、３：サーボモータ、３１：電動機、３２：位置検出器、４：ＸＹテーブル、４１：ボールネジ、５：通信ライン、６：電力線・位置フィードバック信号線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Electric motor drive device, 11: Position control calculation process part, 12: Communication part, 13: Memory | storage part, 14: Position control cycle timer, 15: Position command interpolation calculation process part, 16: Motor drive part, 2: Position command Device: 3, servo motor, 31: electric motor, 32: position detector, 4: XY table, 41: ball screw, 5: communication line, 6: power line / position feedback signal line

Claims (11)

回転位置を検出する位置検出器を有する電動機を位置指令装置からの位置指令値に基づいて駆動する電動機駆動装置において、
電動機駆動装置は、
位置制御周期タイマにより一定の位置制御周期Ｔｐで動作し、前記位置検出器による検出位置θと位置指令値Ｐｒｅｆから電動機駆動部の入力値となる速度指令値Ｎｒｅｆを出力する位置制御演算処理部と、
位置制御周期と比べて長い周期Ｔｍで動作し、上位位置指令値Ｐｍを出力する位置指令装置より前記上位位置指令値Ｐｍを受信する通信部と、
通信部で受信した上位位置指令値Ｐｍを記憶する記憶部と、
記憶部に記憶した上位位置指令値Ｐｍに対して補間演算を行ない位置制御演算処理部の入力となる位置指令値Ｐｒｅｆを出力する位置指令補間演算処理部と、
速度指令値Ｎｒｅｆに従い商用電源により前記電動機を駆動する電動機駆動部と
を備え、
位置指令装置より、上記位置制御周期Ｔｐに必ずしも同期していない、今回の上位位置指令値Ｐｍ［目標値］と次回の上位位置指令値Ｐｍ［次回目標値］を同時に受信し、受信した上位位置指令値Ｐｍを前記記憶部に受信順に複数記憶し、位置指令補間演算処理部において、この上位位置指令値Ｐｍ［目標値］と次回の上位位置指令値Ｐｍ［次回目標値］の２つの上位位置指令値により、位置制御周期Ｔｐに合わせて補間演算を施して位置指令値Ｐｒｅｆを生成し、前記位置指令値Ｐｒｅｆに従って電動機の位置制御動作を行なう
ことを特徴とする電動機駆動装置。 In an electric motor drive device that drives an electric motor having a position detector that detects a rotational position based on a position command value from a position command device,
The motor drive is
A position control calculation processing unit that operates at a fixed position control cycle Tp by a position control cycle timer and outputs a speed command value Nref as an input value of the motor drive unit from the detected position θ and the position command value Pref by the position detector; ,
A communication unit that operates in a cycle Tm longer than the position control cycle and receives the upper position command value Pm from a position command device that outputs the upper position command value Pm;
A storage unit for storing the upper position command value Pm received by the communication unit;
A position command interpolation calculation processing unit that performs an interpolation calculation on the upper position command value Pm stored in the storage unit and outputs a position command value Pref as an input to the position control calculation processing unit;
An electric motor drive unit that drives the electric motor with a commercial power source according to the speed command value Nref,
The current upper position command value Pm [target value] and the next upper position command value Pm [next target value], which are not necessarily synchronized with the position control cycle Tp, are received simultaneously from the position command device, and the received upper position A plurality of command values Pm are stored in the storage unit in the order of reception. In the position command interpolation calculation processing unit, two upper positions of the upper position command value Pm [target value] and the next upper position command value Pm [next target value] are stored. An electric motor drive device characterized by performing interpolation calculation according to the command value in accordance with the position control cycle Tp to generate a position command value Pref and performing a position control operation of the electric motor according to the position command value Pref. 請求項１記載の電動機駆動装置において、
上位位置指令値Ｐｍ［目標値］と次回の上位位置指令値Ｐｍ［次回目標値］の２つの上位位置指令値を受け取った以降の上位位置指令値Ｐｍ［次々回以降目標値］は単独の上位位置指令値である
ことを特徴とする電動機駆動装置。 In the electric motor drive device according to claim 1,
The upper position command value Pm [subsequent and subsequent target values] after receiving the two upper position command values Pm [target value] and the next upper position command value Pm [next target value] is a single upper position. An electric motor drive device characterized by being a command value. 回転位置を検出する位置検出器を有する電動機を位置指令装置からの位置指令値に基づいて駆動する電動機駆動装置において、
電動機駆動装置は、
位置制御周期タイマにより一定の位置制御周期Ｔｐで動作し、前記位置検出器による検出位置θと位置指令値Ｐｒｅｆから電動機駆動部の入力値となる速度指令値Ｎｒｅｆを出力する位置制御演算処理部と、
位置制御周期と比べて長い周期Ｔｍで動作し、上位位置指令値Ｐｍを出力する位置指令装置より前記上位位置指令値Ｐｍを受信する通信部と、
通信部で受信した上位位置指令値Ｐｍを記憶する記憶部と、記憶部に記憶した上位位置指令値Ｐｍに対して補間演算を行ない位置制御演算処理部の入力となる位置指令値Ｐｒｅｆを出力する位置指令補間演算処理部と、
速度指令値Ｎｒｅｆに従い商用電源により前記電動機を駆動する電動機駆動部と
を備え、
前記電動機駆動装置を複数台使用する電動機駆動システムを構成する場合、各電動機駆動装置内部の位置制御周期タイマへ同期信号を同時に入力し、各位置制御周期タイマを同期することにより、各電動機位置制御装置の位置制御周期を同期することを特徴とする電動機駆動装置。 In an electric motor drive device that drives an electric motor having a position detector that detects a rotational position based on a position command value from a position command device,
The motor drive is
A position control calculation processing unit that operates at a fixed position control cycle Tp by a position control cycle timer and outputs a speed command value Nref as an input value of the motor drive unit from the detected position θ and the position command value Pref by the position detector; ,
A communication unit that operates in a cycle Tm longer than the position control cycle and receives the upper position command value Pm from a position command device that outputs the upper position command value Pm;
A storage unit that stores the upper position command value Pm received by the communication unit, and performs an interpolation operation on the upper position command value Pm stored in the storage unit and outputs a position command value Pref that is input to the position control calculation processing unit. A position command interpolation calculation processing unit;
An electric motor drive unit that drives the electric motor with a commercial power source according to the speed command value Nref,
When configuring a motor drive system using a plurality of the motor drive devices, each motor position control is performed by simultaneously inputting a synchronization signal to a position control cycle timer inside each motor drive device and synchronizing each position control cycle timer. An electric motor drive device characterized by synchronizing a position control cycle of the device. 請求項１の電動機駆動装置を複数台用いて構成する電動機駆動システムの位置指令装置において、
１台の位置指令装置から各電動機駆動装置に対し、上位位置指令値Ｐｍと、前回の上位位置指令値送信から今回の上位位置信号送信までの時間Ｔｍｓを、同時に送信する
ことを特徴とする位置指令装置。 In the position command device of the motor drive system configured by using a plurality of the motor drive devices of claim 1,
A position in which the upper position command value Pm and the time Tms from the previous transmission of the upper position command value to the current upper position signal transmission are simultaneously transmitted from one position command device to each motor drive device. Command device. 請求項４の位置指令装置と、請求項１の特徴を持つ複数台の電動機駆動装置により位置決め電動機駆動システムを構成する
ことを特徴とする位置決め装置。 A positioning motor drive system comprising the position command device according to claim 4 and a plurality of motor drive devices having the characteristics of claim 1. 請求項４の位置指令装置と、請求項２の特徴を持つ複数台の電動機駆動装置により位置決めシステムを構成する
ことを特徴とする位置決め装置。 A positioning apparatus comprising the position commanding device according to claim 4 and a plurality of electric motor driving devices having the characteristics according to claim 2. 請求項４の位置指令装置と、請求項１と請求項３の両方の特徴を持つ複数台の電動機駆動装置により位置決めシステムを構成する
ことを特徴とする位置決め装置。 5. A positioning apparatus comprising a positioning system comprising the position command device according to claim 4 and a plurality of electric motor drive devices having the characteristics of both of claims 1 and 3. 請求項４の位置指令装置に、同期信号を出力する機能を付加し、複数台の電動機駆動装置への同期信号を同時出力可能とした位置決めシステムを構成する
ことを特徴とする位置決め装置。 5. A positioning apparatus comprising: a position commanding device according to claim 4, wherein a positioning signal is added to the position commanding device, and a synchronization signal to a plurality of electric motor driving devices can be simultaneously output. 請求項８の位置指令装置と、請求項１の特徴を持つ複数台の電動機駆動装置により位置決めシステムを構成する
ことを特徴とした位置決め装置。 A positioning apparatus comprising the position commanding device according to claim 8 and a plurality of electric motor driving devices having the characteristics according to claim 1. 請求９の位置指令装置と、請求項３の特徴を持つ複数台の電動機駆動装置により位置決めシステムを構成する
ことを特徴とした位置決め装置。 A positioning apparatus comprising the position command device according to claim 9 and a plurality of electric motor drive devices having the characteristics according to claim 3. 請求項４の位置指令装置と、請求項１と請求項３の両方の特徴を持つ複数台の電動機駆動装置により位置決めシステムを構成する
ことを特徴とした位置決め装置。 5. A positioning apparatus comprising a positioning system comprising the position command device according to claim 4 and a plurality of electric motor drive devices having the characteristics of both claims 1 and 3.
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