JP2013247703A - Motor controller - Google Patents

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Motoyoshi Imuro
元良 井室
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Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller which can output a stabilized torque command even when the integration gain is set to zero, by preventing overshoot of the position deviation.SOLUTION: A first threshold and a second threshold are set for the position deviation, and when the position deviation varies between the first and second thresholds, the integration gain is not changed but the previous state is maintained. Consequently, the integration gain can be prevented from changing in a vibrating manner between a normal value and zero, when the position deviation varies, and thereby a motor can be controlled stably. Furthermore, the position deviation can be prevented from overshooting.

Description

本発明は、加工装置に用いられる金型を把持するためのモータを制御するモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that controls a motor for gripping a mold used in a processing apparatus.

例えば、タレットパンチプレス装置等の加工装置においては、バッファタレットに装備している金型を、タレットに自動で装着するために、金型自動交換装置(ATC;Auto Tool Changer)が設けられている。図5は、従来における金型自動交換装置の構成を示す説明図であり、ロボットアームの先端部に設けられるハンド51により、保管部(例えば、バッファタレット)に保管されているダイ57を把持して、タレットの所望の位置にセットする。   For example, in a processing apparatus such as a turret punch press apparatus, an automatic mold changer (ATC; Auto Tool Changer) is provided in order to automatically mount a mold mounted on a buffer turret on a turret. . FIG. 5 is an explanatory view showing the configuration of a conventional automatic die changer, in which a die 57 stored in a storage unit (for example, a buffer turret) is held by a hand 51 provided at the tip of a robot arm. To set the turret at a desired position.

ハンド51には2つのアーム52a,52bが設けられており、各アーム52a,52bにはネジ53が螺合され、該ネジ53はモータMの出力軸に連結している。従って、モータMを可逆的に回転駆動することにより、2つのアーム52a,52bの間隔を狭めたり、広げたりすることができる。ここでは、モータMの正転時にアーム間隔が狭くなり、モータMの逆転時にアーム間隔が広がることとする。   The hand 51 is provided with two arms 52a and 52b. Screws 53 are screwed into the arms 52a and 52b, and the screws 53 are connected to the output shaft of the motor M. Therefore, by reversibly driving the motor M, the interval between the two arms 52a and 52b can be narrowed or widened. Here, it is assumed that the arm interval is narrowed when the motor M is rotating forward and the arm interval is widening when the motor M is rotating reversely.

即ち、NC装置61の制御によりモータMを正転させると、図6(a)に示すように左側のアーム52aは図中右方向に移動し、右側のアーム52bは図中左方向に移動し、各アーム52a,52b間の間隔が狭くなる。一方、モータMを逆転させると、図6(b)に示すように、左側のアーム52aは図中左方向に移動し、右側のアーム52bは図中右方向に移動し、各アーム52a,52b間の間隔が広くなる。   That is, when the motor M is rotated forward by the control of the NC device 61, the left arm 52a moves rightward in the figure and the right arm 52b moves leftward in the figure as shown in FIG. The interval between the arms 52a and 52b becomes narrow. On the other hand, when the motor M is rotated in the reverse direction, as shown in FIG. 6B, the left arm 52a moves in the left direction in the figure, the right arm 52b moves in the right direction in the figure, and the arms 52a, 52b. The interval between them becomes wider.

また、図5に示すように、モータMはNC装置61の制御下で作動し、且つモータMには回転数を検出するためのエンコーダ12が取り付けられている。更に、各アーム52a,52bには、それぞれバネ56a,56bを介してクランパ55a,55bが設けられている。   As shown in FIG. 5, the motor M operates under the control of the NC device 61, and an encoder 12 for detecting the rotation speed is attached to the motor M. Further, the arms 52a and 52b are provided with clampers 55a and 55b via springs 56a and 56b, respectively.

そして、ダイ57をタレット内の所望部位にセットする際には、2つのクランパ55a,55bがダイ57の両端に位置するようにハンド51を移動させ、この状態でモータMを正転させる。すると、アーム52a,52bの間隔が徐々に狭くなり、やがては、クランパ55a,55bがダイ57の側面と接触する。その後更にモータMを正転させると、バネ56a,56bが付勢されてダイ57をバネ56a,56bの付勢力により把持することができる。   When the die 57 is set at a desired portion in the turret, the hand 51 is moved so that the two clampers 55a and 55b are located at both ends of the die 57, and the motor M is normally rotated in this state. Then, the distance between the arms 52a and 52b is gradually narrowed, and the clampers 55a and 55b eventually come into contact with the side surface of the die 57. Thereafter, when the motor M is further rotated forward, the springs 56a and 56b are urged and the die 57 can be gripped by the urging force of the springs 56a and 56b.

この際、NC装置61は、ダイ57を所望の力で把持するようにモータMの回転位置を位置指令として設定する。そして、モータMの実際の回転位置と位置指令との偏差が予め設定した閾値以下となるように制御する。つまり、位置偏差が閾値以下となるようにモータMに対してトルク指令を出力し、該モータMを回転駆動する。   At this time, the NC device 61 sets the rotational position of the motor M as a position command so as to grip the die 57 with a desired force. Then, control is performed so that the deviation between the actual rotational position of the motor M and the position command is equal to or less than a preset threshold value. That is, a torque command is output to the motor M so that the position deviation is equal to or less than the threshold value, and the motor M is rotationally driven.

図7は、位置偏差、及びトルク指令の変化を示す特性図である。図示のように、位置偏差が大きい場合には、トルク指令を大きくしてクランパ55a,55bを作動させ、位置偏差が小さくなるように制御する。この際、クランパ55a,55bは、静止摩擦係数から動摩擦係数に変化するので、クランパ55a,55bに過度な力が作用し、符号q1に示すように位置偏差がオーバーシュートしてしまう。   FIG. 7 is a characteristic diagram showing changes in position deviation and torque command. As shown in the figure, when the position deviation is large, the torque command is increased and the clampers 55a and 55b are operated to control the position deviation to be small. At this time, since the clampers 55a and 55b change from the static friction coefficient to the dynamic friction coefficient, an excessive force acts on the clampers 55a and 55b, and the position deviation overshoots as indicated by the symbol q1.

この問題を解決するために、トルク指令を設定する際の積分ゲインをゼロに設定する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。以下、従来におけるNC装置61について、図8に示すブロック図を参照して説明する。   In order to solve this problem, a method has been proposed in which an integral gain when setting a torque command is set to zero (see, for example, Patent Document 1). The conventional NC device 61 will be described below with reference to the block diagram shown in FIG.

図8に示すように、NC装置61は、位置指令とエンコーダ12の出力の偏差を演算し演算結果を位置偏差信号として出力する減算器13と、位置偏差に位置ループゲインを乗算して速度指令を求める乗算部14と、速度指令と速度のフィードバック信号との偏差を演算し、この演算結果を速度偏差として出力する減算器15と、減算器15で求められた速度偏差に速度ループゲインを乗算する乗算部16と、を備えている。   As shown in FIG. 8, the NC device 61 calculates a deviation between the position command and the output of the encoder 12 and outputs the calculation result as a position deviation signal, and multiplies the position deviation by a position loop gain to obtain a speed command. Is calculated, a subtractor 15 that calculates the deviation between the speed command and the speed feedback signal, and outputs the result of the calculation as a speed deviation, and the speed deviation obtained by the subtractor 15 is multiplied by the speed loop gain. And a multiplication unit 16 for performing the above-described operation.

更に、減算器15で求められた速度偏差を積算する積算部17と、積算部17で求められる積算値に積分ゲインを乗算する乗算部18と、乗算部16で求められた乗算結果と乗算部18で求められた乗算結果を加算し、加算結果をトルク指令としてモータMに出力する加算器19と、を備えている。   Further, an integration unit 17 that integrates the speed deviation obtained by the subtracter 15, a multiplication unit 18 that multiplies the integration value obtained by the integration unit 17 by an integral gain, and a multiplication result and a multiplication unit obtained by the multiplication unit 16. An adder 19 that adds the multiplication results obtained in 18 and outputs the addition result to the motor M as a torque command.

そして、乗算部18は、モータMの位置偏差が予め設定された偏差閾値以下となった場合に、積分ゲインをゼロに設定し、乗算部18の出力信号をゼロとする。その結果、モータMの位置偏差が小さくなった場合、即ち、クランパ55a,55bの位置が目標となる位置に接近した場合に、トルク指令が大きく変動することを防止でき、図13の符号q1に示したようなトルク指令の大きな変動を防止でき、位置偏差のオーバーシュートの発生を抑制することができる。   Then, the multiplier 18 sets the integral gain to zero and sets the output signal of the multiplier 18 to zero when the position deviation of the motor M is equal to or less than a preset deviation threshold. As a result, when the position deviation of the motor M becomes small, that is, when the position of the clampers 55a and 55b approaches the target position, it is possible to prevent the torque command from fluctuating greatly. It is possible to prevent large fluctuations in the torque command as shown, and to suppress the occurrence of overshoot of position deviation.

しかしながら、上述した従来の方式を採用した場合には、モータMの位置偏差が閾値偏差の上下の変動が発生してしまう。即ち、図9、及び図9に示す「A」部の拡大図である図10に示すように、オーバーシュートの発生は抑制されているが、トルク指令値が上下に振動してしまい、位置偏差が安定しないという問題が発生する。   However, when the above-described conventional method is employed, the positional deviation of the motor M varies up and down the threshold deviation. That is, as shown in FIG. 10 which is an enlarged view of the “A” portion shown in FIG. 9 and FIG. 9, the occurrence of overshoot is suppressed, but the torque command value oscillates up and down, resulting in a positional deviation. The problem that is not stable occurs.

特開平4−233608号公報JP-A-4-233608

上述したように、従来におけるモータ制御装置では、位置偏差がゼロに近づいた際に積分ゲインをゼロに設定することにより、位置偏差のオーバーシュートを防止することができるものの、偏差閾値の近傍で位置偏差が上下に振動する場合があり、この場合にはトルク指令値が上下に振動してしまい、安定した制御ができなくなるという問題があった。   As described above, in the conventional motor control device, when the position deviation approaches zero, the integral gain is set to zero to prevent position deviation overshoot. In some cases, the deviation vibrates up and down. In this case, the torque command value vibrates up and down, resulting in a problem that stable control cannot be performed.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、積分ゲインをゼロに設定した場合においても安定したトルク指令を出力することが可能なモータ制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a motor capable of outputting a stable torque command even when the integral gain is set to zero. It is to provide a control device.

上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、金型把持用のアームを作動させるためのモータを制御するモータ制御装置において、前記モータの速度、及び回転位置を検出するエンコーダと、前記エンコーダで検出されるモータ位置と位置指令との偏差である位置偏差を求め、該位置偏差に基づいて前記モータの速度指令を求める速度指令演算手段と、前記速度指令演算手段で求められた速度指令と、前記エンコーダで検出されるモータ速度との偏差である速度偏差に、速度ループゲインを乗じる速度ループゲイン乗算手段と、前記速度偏差を積算し、この積算値に積分ゲインを乗じる積分ゲイン乗算手段と、前記積分ゲイン乗算手段の出力値と、前記速度ループゲイン乗算手段の出力値を加算し、この加算結果をトルク指令として前記モータに出力する加算手段と、前記位置偏差についての第1の閾値、及び前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を設定し、前記位置偏差が第2の閾値を上回った場合には、前記積分ゲインを通常値とし、前記位置偏差が前記第1の閾値を下回った場合には、前記積分ゲインをゼロとし、更に、前記位置偏差が前記第1の閾値と第2の閾値との間である場合には、前の状態を維持するように、前記積分ゲインの出力を設定する積分ゲイン制御手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 of the present application is a motor control device for controlling a motor for operating a mold gripping arm, and an encoder for detecting the speed and rotational position of the motor. A position deviation which is a deviation between a motor position detected by the encoder and a position command is obtained, and a speed command calculating means for obtaining a speed command of the motor based on the position deviation, and a speed command calculating means Speed loop gain multiplication means for multiplying the speed deviation, which is the deviation between the speed command and the motor speed detected by the encoder, by the speed loop gain, and the integral gain for integrating the speed deviation and multiplying the integrated value by the integral gain. The output value of the multiplication means, the integral gain multiplication means, and the output value of the speed loop gain multiplication means are added, and this addition result is used as a torque command. When adding means for outputting to the motor, a first threshold value for the positional deviation, and a second threshold value that is larger than the first threshold value, and the positional deviation exceeds the second threshold value, When the integral gain is a normal value and the positional deviation is less than the first threshold, the integral gain is zero, and the positional deviation is between the first threshold and the second threshold. And an integral gain control means for setting the output of the integral gain so as to maintain the previous state when it is between.

また、請求項2に記載の発明は、前記第1の閾値、及び第2の閾値を所望の数値に変更する閾値変更手段を更に備えたことを特徴とする。   The invention described in claim 2 is characterized by further comprising threshold changing means for changing the first threshold and the second threshold to desired numerical values.

本発明に係るモータ制御装置では、第1の閾値及び第2の閾値を設定し、位置偏差が第1の閾値と第2の閾値との間で変動している場合には、積分ゲインを変化させず、前の状態を維持する。従って、位置偏差が変動した場合に、積分ゲインが通常値とゼロとの間で振動的に変化することを防止でき、モータを安定的に制御することができる。また、位置偏差がオーバーシュートすることを防止することができる。   In the motor control device according to the present invention, the first threshold value and the second threshold value are set, and when the positional deviation varies between the first threshold value and the second threshold value, the integral gain is changed. Keep the previous state. Therefore, when the position deviation fluctuates, the integral gain can be prevented from oscillating between the normal value and zero, and the motor can be controlled stably. Further, it is possible to prevent the position deviation from overshooting.

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された自動金型交換装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the automatic die change apparatus with which the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention was applied. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の、トルク指令計算部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the torque command calculation part of the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の、積分ゲイン制御部における処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the integral gain control part of the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の、位置偏差とトルク指令の変化と、第1の閾値、第2の閾値との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the change of a positional deviation and a torque command, and the 1st threshold value and the 2nd threshold value of the motor control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 従来における自動金型交換装置の構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of the automatic mold change apparatus in the past. 従来における自動金型交換装置の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the automatic mold change apparatus in the past. 従来における自動金型交換装置を作動させたときの、位置偏差とトルク指令との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a position deviation and a torque command when operating the conventional automatic mold changer. 従来における自動金型交換装置に用いられるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control apparatus used for the automatic die change apparatus in the past. 積分ゲインをゼロとしたときの、位置偏差とトルク指令の変化を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in position deviation and torque command when the integral gain is zero. 積分ゲインをゼロとしたときの、位置偏差とトルク指令の変化を示す特性図であり、図9に示した「A」部拡大図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing changes in position deviation and torque command when the integral gain is zero, and is an enlarged view of “A” part shown in FIG. 9.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された金型自動交換装置の構成を模式的に示す説明図である。図示のように、この金型自動交換装置は、2つのアーム52a,52bを備えたハンド51と、アーム52a,52bと螺合するネジ53と、出力軸がネジ53に連結されるモータMと、モータMの速度及び回転位置を検出するエンコーダ12と、モータMの駆動を制御するNC装置22と、NC装置22より出力されるトルク指令に応じてモータMに電流を出力する電流アンプ21と、を備えている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an automatic mold changer to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, this automatic mold changer includes a hand 51 having two arms 52a and 52b, a screw 53 that is screwed to the arms 52a and 52b, and a motor M whose output shaft is coupled to the screw 53. An encoder 12 that detects the speed and rotational position of the motor M, an NC device 22 that controls driving of the motor M, and a current amplifier 21 that outputs a current to the motor M in accordance with a torque command output from the NC device 22; It is equipped with.

更に、各アーム52a,52bの内側に設けられたバネ56a,56bと、各バネ56a,56bの先端に設けられたクランパ55a,55bを備えている。   Furthermore, springs 56a and 56b provided inside the arms 52a and 52b and clampers 55a and 55b provided at the tips of the springs 56a and 56b are provided.

そして、モータMを正転させることにより、ネジ53が正転して該ネジ53に螺合された各アーム52a,52bが内側に移動する。反対に、モータMを反転させることにより、ネジ53が反転して該ネジ53に螺合された各アーム52a,52bが外側に移動する。従って、ダイ57を挟む位置に2つのクランパ55a,55bを移動させ、この位置でモータMを正転させることにより、ダイ57を把持することができる。その後、ダイ57を所望する位置に移動させ、この位置でモータMを反転させることにより、ダイ57の把持を開放して該ダイ57を所望位置にセットすることが可能となる。   When the motor M is rotated forward, the screw 53 is rotated forward and the arms 52a and 52b screwed to the screw 53 are moved inward. On the contrary, by reversing the motor M, the screw 53 is reversed and the arms 52a and 52b screwed to the screw 53 are moved outward. Accordingly, the die 57 can be gripped by moving the two clampers 55a and 55b to a position sandwiching the die 57 and causing the motor M to rotate forward at this position. Thereafter, the die 57 is moved to a desired position, and the motor M is reversed at this position, so that the grip of the die 57 can be released and the die 57 can be set at the desired position.

NC装置22は、アーム52a,52bの位置を設定するための位置指令(アーム位置の目標値)を設定する位置指令計算部32と、該位置指令計算部32より出力される位置指令に基づいて、トルク指令を計算するトルク指令計算部31を備えている。   The NC device 22 is based on a position command calculation unit 32 that sets a position command (target value of the arm position) for setting the positions of the arms 52a and 52b, and a position command output from the position command calculation unit 32. A torque command calculation unit 31 for calculating a torque command is provided.

図2は、トルク指令計算部31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、モータMに設けられるエンコーダ12で検出される位置データは、位置フィードバック信号として減算器13に出力される。また、エンコーダ12で検出される速度データは、速度フィードバック信号として減算器15に出力される。   FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the torque command calculation unit 31. As shown in FIG. 2, the position data detected by the encoder 12 provided in the motor M is output to the subtractor 13 as a position feedback signal. The speed data detected by the encoder 12 is output to the subtracter 15 as a speed feedback signal.

減算器13は、位置指令とエンコーダ12より出力される位置フィードバック信号との偏差を求め、求められた位置偏差を乗算部(速度指令演算手段)14に出力する。   The subtractor 13 obtains a deviation between the position command and the position feedback signal output from the encoder 12, and outputs the obtained position deviation to the multiplication unit (speed command calculation means) 14.

乗算部14は、位置ループゲインを記憶しており、減算器13より出力される位置偏差に該位置ループゲインを乗じることにより、モータMの速度指令を求め減算器15に出力する。   The multiplication unit 14 stores a position loop gain, and obtains a speed command for the motor M by multiplying the position deviation output from the subtracter 13 by the position loop gain and outputs the speed command to the subtractor 15.

減算器15は、速度指令とエンコーダ12より出力される速度フィードバック信号との偏差を求め、求めた速度偏差を乗算部(速度ループゲイン乗算手段)16、及び積算部17に出力する。   The subtractor 15 obtains a deviation between the speed command and the speed feedback signal output from the encoder 12 and outputs the obtained speed deviation to the multiplication unit (speed loop gain multiplication unit) 16 and the accumulation unit 17.

乗算部16は、速度ループゲインを記憶しており、減算器15より出力される速度偏差に該速度ループゲインを乗算し、この乗算により得られる信号を加算器(加算手段)19に出力する。   The multiplication unit 16 stores a speed loop gain, multiplies the speed deviation output from the subtractor 15 by the speed loop gain, and outputs a signal obtained by this multiplication to an adder (adding means) 19.

積算部17は、減算器15で求められる速度偏差を積算し、この積算結果を乗算部(積分ゲイン乗算手段)18に出力する。乗算部18は、積分ゲインを記憶しており、積算部17で求められた速度偏差の積算値に積分ゲインを乗算し、この乗算により得られる信号を加算器19に出力する。加算器19は、乗算部16で乗算された信号と、乗算部18で乗算された信号を加算し、この加算結果をトルク指令として、図1に示す電流アンプ21に出力する。   The integrating unit 17 integrates the speed deviation obtained by the subtracter 15 and outputs the integration result to the multiplying unit (integral gain multiplying means) 18. The multiplier 18 stores the integral gain, multiplies the integral value of the speed deviation obtained by the integrator 17 by the integral gain, and outputs a signal obtained by this multiplication to the adder 19. The adder 19 adds the signal multiplied by the multiplication unit 16 and the signal multiplied by the multiplication unit 18 and outputs the addition result to the current amplifier 21 shown in FIG. 1 as a torque command.

また、乗算部18には、積分ゲイン制御部(積分ゲイン制御手段)20が接続されており、該積分ゲイン制御部20は、減算器13で演算される位置偏差の大きさに応じて、積分ゲインを通常値とするか、或いは積分ゲインをゼロとするかを切り替える制御を行う。具体的には、位置偏差についての第1の閾値、及び第1の閾値よりも大きい第2の閾値を予め設定し、減算器13より出力される位置偏差が第2の閾値よりも大きい場合には、積分ゲインを通常値とし、位置偏差が第1の閾値よりも小さい場合には、積分ゲインをゼロとする。更に、位置偏差が第1の閾値と第2の閾値との間である場合には、前の状態を維持するように積分ゲインの出力を設定する。   In addition, an integral gain control unit (integral gain control means) 20 is connected to the multiplication unit 18, and the integral gain control unit 20 integrates according to the position deviation calculated by the subtractor 13. Control is performed to switch the gain to a normal value or to set the integral gain to zero. Specifically, when the first threshold value for the position deviation and the second threshold value larger than the first threshold value are set in advance, and the position deviation output from the subtracter 13 is larger than the second threshold value. The integral gain is set to a normal value, and the integral gain is set to zero when the position deviation is smaller than the first threshold value. Further, when the position deviation is between the first threshold value and the second threshold value, the output of the integral gain is set so as to maintain the previous state.

次に、上述のように構成された本実施形態に係るモータ制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the motor control device according to this embodiment configured as described above will be described.

図1に示す位置指令計算部32より位置指令が出力されると、モータMの駆動が開始され、該モータMに設置されたエンコーダ12で検出される位置フィードバック信号が図2に示す減算器13に出力され、速度フィードバック信号が減算器15に出力される。減算器13は、位置指令と位置フィードバック信号との偏差を演算し、この演算結果を位置偏差として乗算部14に出力する。   When a position command is output from the position command calculation unit 32 shown in FIG. 1, the driving of the motor M is started, and the position feedback signal detected by the encoder 12 installed in the motor M is the subtracter 13 shown in FIG. And a speed feedback signal is output to the subtractor 15. The subtractor 13 calculates a deviation between the position command and the position feedback signal, and outputs the calculation result to the multiplication unit 14 as a position deviation.

乗算部14は、位置偏差に位置ループゲインを乗算し、この乗算結果を速度指令として出力する。減算器15は、速度指令と速度フィードバック信号との偏差を演算し、この偏差を乗算部16、及び積算部17に出力する。   The multiplier 14 multiplies the position deviation by the position loop gain and outputs the multiplication result as a speed command. The subtractor 15 calculates a deviation between the speed command and the speed feedback signal, and outputs the deviation to the multiplying unit 16 and the accumulating unit 17.

乗算部16は、速度偏差に速度ループゲインを乗算し、乗算した結果を加算器19に出力する。一方、積算部17は、速度偏差を積算しこの積算結果を乗算部18に出力する。 乗算部18は、積算部17より出力された積算結果に積分ゲインを乗算する処理を行い、この乗算結果を加算器19に出力する。また、積分ゲイン制御部20は、乗算部18における積分ゲインを設定する処理を行う。   The multiplication unit 16 multiplies the speed deviation by the speed loop gain and outputs the multiplication result to the adder 19. On the other hand, the integration unit 17 integrates the speed deviation and outputs the integration result to the multiplication unit 18. The multiplication unit 18 performs a process of multiplying the integration result output from the integration unit 17 by the integral gain, and outputs the multiplication result to the adder 19. Further, the integral gain control unit 20 performs processing for setting the integral gain in the multiplication unit 18.

以下、図3に示すフローチャートを参照して、積分ゲイン制御部20における処理動作について説明する。   The processing operation in the integral gain control unit 20 will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

初めに、ステップS11において、積分ゲインをゼロに設定しているか否かを判断する。そして、積分ゲインをゼロに設定していない場合(積分ゲインが通常値の場合)には(ステップS11でNO)、ステップS12において、位置偏差が予め設定した第1の閾値を下回っているか否かが判断される。即ち、図4の符号q13に示す位置偏差が小さくなり(図4の特性図では、上に行くほど位置偏差は小さくなる)、第1の閾値q11を下回ったか否かが判断される。   First, in step S11, it is determined whether or not the integral gain is set to zero. When the integral gain is not set to zero (when the integral gain is a normal value) (NO in step S11), in step S12, whether or not the position deviation is less than a preset first threshold value. Is judged. That is, the position deviation indicated by the symbol q13 in FIG. 4 becomes smaller (in the characteristic diagram of FIG. 4, the position deviation becomes smaller as it goes upward), and it is determined whether or not the position deviation is below the first threshold value q11.

そして、位置偏差が第1の閾値を下回ったと判断された場合には(図4の時刻t1の地点;ステップS12でYES)、ステップS14において、積分ゲインを通常値からゼロに切り替える。これにより、トルク指令値が急激に増大してオーバーシュートすることを防止できる。また、符号q14に示すように、時刻t1にてトルク指令が低減する。   If it is determined that the position deviation has fallen below the first threshold (point at time t1 in FIG. 4; YES in step S12), the integral gain is switched from the normal value to zero in step S14. Thereby, it is possible to prevent the torque command value from rapidly increasing and overshooting. Further, as indicated by reference sign q14, the torque command is reduced at time t1.

一方、ステップS11の処理において、積分ゲインをゼロに設定している場合には(ステップS11でYES)、ステップS13において、位置偏差が第2の閾値を上回っているか否かが判断される。即ち、図4の符号q13に示す位置偏差が大きくなり、第2の閾値q12を上回ったか否かが判断される。   On the other hand, if the integral gain is set to zero in the process of step S11 (YES in step S11), it is determined in step S13 whether the positional deviation exceeds the second threshold value. That is, it is determined whether or not the positional deviation indicated by the symbol q13 in FIG. 4 has increased and has exceeded the second threshold value q12.

そして、第2の閾値q12を上回ったと判断された場合には(ステップS13でYES)、ステップS15において、積分ゲインをゼロから通常値に切り替える。これにより、通常の積分制御によるトルク指令値の設定が可能となる。   If it is determined that the value exceeds the second threshold value q12 (YES in step S13), the integral gain is switched from zero to a normal value in step S15. As a result, the torque command value can be set by normal integral control.

また、積分ゲインがゼロでない状態で、且つ位置偏差が第1の閾値を下回らない場合(ステップS12でNO)、及び、積分ゲインがゼロで、且つ位置偏差が第2の閾値を下回った場合(ステップS13でNO)には、ステップS16において、積分ゲインを現在の値から切り替えず、現状を維持する。即ち、位置偏差が図4に示す第1の閾値q11と第2の閾値q12との間で変動している場合には、前の状態を維持し積分ゲインを変化させない。   Further, when the integral gain is not zero and the positional deviation does not fall below the first threshold (NO in step S12), and when the integral gain is zero and the positional deviation falls below the second threshold ( In step S13, the present state is maintained without switching the integral gain from the current value in step S16. That is, when the position deviation fluctuates between the first threshold value q11 and the second threshold value q12 shown in FIG. 4, the previous state is maintained and the integral gain is not changed.

こうして、第1の閾値q11と第2の閾値q12との間を不感帯とし、位置偏差がこの範囲内で変動している際には、積分ゲインを変化させないので、むやみに積分偏差が変動することを防止できることとなる。   Thus, since the dead zone is between the first threshold value q11 and the second threshold value q12, and the position deviation varies within this range, the integral gain does not change, so the integral deviation varies unnecessarily. Can be prevented.

このようにして、本実施形態に係るモータ制御装置では、位置偏差についての第1の閾値、及び第1の閾値よりも大きい第2の閾値を設定し、位置偏差が第1の閾値よりも小さくなった場合には積分ゲインをゼロに設定し、位置偏差が第2の閾値よりも大きくなった場合には積分ゲインを通常値に設定する。更に、位置偏差が第1の閾値と第2の閾値との間である場合には、前の状態を維持する。従って、積分ゲインの切り替えが頻繁に行われて振動的に変化することを防止でき、積分ゲインを安定的に切り替えることができる。   In this way, in the motor control device according to the present embodiment, the first threshold for the position deviation and the second threshold larger than the first threshold are set, and the position deviation is smaller than the first threshold. If the positional deviation becomes greater than the second threshold, the integral gain is set to a normal value. Furthermore, when the position deviation is between the first threshold value and the second threshold value, the previous state is maintained. Therefore, it is possible to prevent the integral gain from being frequently switched and change in vibration, and to switch the integral gain stably.

その結果、モータMの回転位置と位置指令との偏差がゼロに近づいた場合に、積分ゲインをゼロに設定することにより、トルク指令がオーバーシュートすることを防止でき、且つ、積分ゲインが振動的に変化することを防止でき、モータMを安定に制御して、指令位置に到達させることができる。   As a result, when the deviation between the rotational position of the motor M and the position command approaches zero, by setting the integral gain to zero, the torque command can be prevented from overshooting, and the integral gain is oscillatory. Therefore, the motor M can be stably controlled to reach the command position.

また、上述した実施形態では、積分ゲイン制御部20にて予め設定されている第1の閾値、及び第2の閾値を用いる例について説明したが、第1の閾値、及び第2の閾値を適宜変更する閾値変更手段を設け、操作者により任意に変更する構成とすることも可能である。このような構成とすることで、把持する対象となるダイの条件に応じた適切な閾値を設定することが可能となる。   In the above-described embodiment, the example using the first threshold value and the second threshold value preset by the integral gain control unit 20 has been described. However, the first threshold value and the second threshold value are appropriately set. It is also possible to employ a configuration in which threshold changing means for changing is provided and the operator arbitrarily changes it. With such a configuration, it is possible to set an appropriate threshold according to the conditions of the die to be gripped.

以上、本発明のモータ制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。   As mentioned above, although the motor control apparatus of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part is replaced with the thing of the arbitrary structures which have the same function. Can do.

本発明は、金型を把持する際に用いるモータを安定的に制御することに利用することができる。   The present invention can be used to stably control a motor used when gripping a mold.

12 エンコーダ
13,15 減算器
14,16,18 乗算部
17 積算部
19 加算器
20 積分ゲイン制御部
21 電流アンプ
22 NC装置
31 トルク指令計算部
32 位置指令計算部
51ハンド
52a,52b アーム
53 ネジ
55a,55b クランパ
56a,56b バネ
57 ダイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Encoder 13,15 Subtractor 14,16,18 Multiplication part 17 Accumulation part 19 Adder 20 Integral gain control part 21 Current amplifier 22 NC apparatus 31 Torque command calculation part 32 Position command calculation part 51 Hand 52a, 52b Arm 53 Screw 55a , 55b Clamper 56a, 56b Spring 57 Die

Claims (2)

金型把持用のアームを作動させるためのモータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの速度、及び回転位置を検出するエンコーダと、
前記エンコーダで検出されるモータ位置と位置指令との偏差である位置偏差を求め、該位置偏差に基づいて前記モータの速度指令を求める速度指令演算手段と、
前記速度指令演算手段で求められた速度指令と、前記エンコーダで検出されるモータ速度との偏差である速度偏差に、速度ループゲインを乗じる速度ループゲイン乗算手段と、
前記速度偏差を積算し、この積算値に積分ゲインを乗じる積分ゲイン乗算手段と、
前記積分ゲイン乗算手段の出力値と、前記速度ループゲイン乗算手段の出力値を加算し、この加算結果をトルク指令として前記モータに出力する加算手段と、
前記位置偏差についての第1の閾値、及び前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を設定し、前記位置偏差が第2の閾値を上回った場合には、前記積分ゲインを通常値とし、前記位置偏差が前記第1の閾値を下回った場合には、前記積分ゲインをゼロとし、更に、前記位置偏差が前記第1の閾値と第2の閾値との間である場合には、前の状態を維持するように、前記積分ゲインの出力を設定する積分ゲイン制御手段と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
In a motor control device that controls a motor for operating a mold gripping arm,
An encoder for detecting the speed and rotational position of the motor;
A speed command calculating means for obtaining a position deviation which is a deviation between a motor position detected by the encoder and a position command, and obtaining a speed command of the motor based on the position deviation;
A speed loop gain multiplying means for multiplying a speed deviation, which is a deviation between the speed command obtained by the speed command calculating means and the motor speed detected by the encoder, by a speed loop gain;
Integral gain multiplication means for integrating the speed deviation and multiplying the integrated value by an integral gain;
An adding means for adding the output value of the integral gain multiplying means and the output value of the speed loop gain multiplying means and outputting the addition result to the motor as a torque command;
A first threshold value for the position deviation and a second threshold value that is larger than the first threshold value are set, and when the position deviation exceeds a second threshold value, the integral gain is set to a normal value, When the positional deviation is below the first threshold, the integral gain is set to zero. Further, when the positional deviation is between the first threshold and the second threshold, Integral gain control means for setting the output of the integral gain so as to maintain the state;
A motor control device comprising:
前記第1の閾値、及び第2の閾値を所望の数値に変更する閾値変更手段を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, further comprising a threshold value changing unit that changes the first threshold value and the second threshold value to desired numerical values.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016224526A (en) * 2015-05-27 2016-12-28 株式会社豊田自動織機 Motor control device

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