JP2017041075A - モータ制御装置、位置制御システム、及びモータ制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態のモータ制御装置を備えた位置制御システムのブロック図を表している。この図1において、位置制御システム1は、当該位置制御システム1全体の制御を行う汎用パーソナルコンピュータ2(以下、汎用PCという)と、3つのサーボアンプ3,4,5と、位置制御機械6を有している。
しかし、以上の構成の位置制御システム1においても、μmオーダーまで高精度に駆動制御することは難しい。例えば、各リニアスケール14,15,16の設置構成においてビスやボルトの固定箇所付近に生じる歪みなどといった組み立て誤差や、またはX軸リニアモータ11の真直度などといった製作誤差などが要因となり、組み立て構造体である位置制御機械6の各部において絶対精度を確保することが困難である。このため、当該位置制御機械6のY軸方向可動部分であるX軸リニアモータ11全体の移動を模式的に示した図2に示すように、Y1軸、Y2軸のそれぞれにおけるリニアスケール15,16の検出位置に例えばμmオーダー単位の絶対位置誤差が局所的又は全体的に生じてしまう。この場合には、各リニアスケール15,16の検出位置がデータ上では同じ位置を示していても、機械的には異なったY軸方向位置に位置制御することになり、その結果、位置制御機械6全体を撓ませたり、振動を誘発する原因となる。
図3は、本実施形態におけるY1軸サーボアンプ4とY2軸サーボアンプ5の制御ブロックを伝達関数形式で表している。なお本実施形態の例では、この図3に示す各制御ブロックは、各サーボアンプ4,5が備えるCPUにより実行されるソフトウェアで実現される。
以上のように構成されたY1軸、Y2軸サーボアンプ4,5を備えることにより、本実施形態の位置制御システム1は、上記図2に対応する図4に示すようなY軸方向制御を行うことができる。すなわち、Y軸位置指令の各所定値に対応して、Y2軸サーボアンプ5内の位置フィードバックループにおける位置偏差から、Y1軸サーボアンプ4内の位置フィードバックループにおける位置偏差を減算した差分は、Y1軸に対するY2軸の相対的な位置誤差に相当する。このため、Y1軸においてはY軸位置指令にそのまま従って位置制御する一方、Y2軸においては上記のY2軸補正位置指令、つまりY軸位置指令に軸間補正値(軸間相対位置誤差)を加算して補正した位置指令に従って位置制御することで、少なくともY1軸とY2軸の間の軸間相対位置誤差を相殺した高精度の多軸同期位置制御が可能となる。
以上のような軸間補正値を記憶する処理を実現するために、Y2軸サーボアンプ5のCPU(特に図示せず)が実行する軸間補正値記憶処理の制御手順を、図6により順を追って説明する。図6において、このフローに示す処理は、あらかじめハードウェアスイッチの操作やパラメータ設定などにより上記格納スイッチS1が接続された状態で、補正値テーブル記憶部30が軸間補正値を記憶するモードとなった際に実行を開始する。なお、この軸間補正値記憶処理の実行中においては、汎用PC2からは、位置制御機械6のY軸方向の可動範囲に対応する開始位置から終了位置までY軸位置指令を順次連続的に増加して出力し続ける。
次に、位置制御機械6の通常の位置制御時にY2軸サーボアンプ5のCPU(特に図示せず)が実行する位置制御処理の制御手順を、図7により順を追って説明する。図7において、このフローに示す処理は、上記格納スイッチS1が遮断されて補正値テーブル記憶部30が軸間補正値を読み出して出力するモードとなり、当該位置制御システム1全体が起動した際に実行を開始する。なお、この位置制御処理の実行中においては、汎用PC2から任意の値のY軸位置指令が出力される。
以上説明したように、本実施形態の位置制御システム1が備えるY2軸サーボアンプ5によれば、Y2軸サーボアンプ5自体がY軸位置指令の各所定値(10倍値)に対応する軸間補正値を記憶する補正値テーブル記憶部30を備え、当該Y2軸サーボアンプ5が入力されたY軸位置指令に対応する軸間補正値を補正値テーブル記憶部30から取得し、これを入力されたY軸位置指令に加算したY2軸補正位置指令に基づいてY2軸リニアモータ13の駆動を制御する位置制御処理を実行する。これにより、本来のY軸位置指令の各所定値に対応した補正位置でY2軸リニアモータ13の出力位置を制御する処理を当該Y2軸サーボアンプ5側で分担することができ、汎用PC2の処理負担を軽減できる。この結果、汎用PC2を含めた位置制御システム1全体の製造コストの増大を抑制できる。なお、汎用PC2に代えて、同様のX軸位置指令及びY軸位置指令を出力可能ないわゆるPLC(PROGRAMABLE LOGIC CONTROLER)やモーションコントローラを上位制御装置として適用してもよい。また、Y2軸位置偏差からY1軸位置偏差を減算するなどにより軸間補正値の符号を逆にすることで、Y軸位置指令から軸間補正値を減算しても同様のY2軸補正位置指令を算出できる。
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
上記実施形態では、位置制御システム1が多軸同期位置制御を行うものとし、そのうちのスレーブ軸のサーボアンプが備える補正値テーブル記憶部30が軸間補正値を記憶して軸間補正を行う場合を説明した。しかしこれに限られず、軸間補正値の代わりに任意に設定したオフセット値を記憶させることで、単軸での位置変換制御に利用することもできる。
上記第1の変形例では、入力された位置指令を直接1対1でオフセット位置に位置変換する制御に適用した場合を説明したが、これに限られず、他のパラメータ値を併せて反映した座標変換制御にも適用できる。
2 汎用パーソナルコンピュータ(上位制御装置)
3 X軸サーボアンプ
4 Y1軸サーボアンプ
5 Y2軸サーボアンプ(モータ制御装置)
6 位置制御機械(制御機械)
11 X軸リニアモータ
12 Y1軸リニアモータ
13 Y2軸リニアモータ(モータ)
14 X軸リニアスケール
15 Y1軸リニアスケール
16 Y2軸リニアスケール
27 加算器
28 補正制御部
29 減算器
30 補正値テーブル記憶部(オフセット値記憶部)
100 カム機構
200 2重回転駆動機構
S1 格納スイッチ
S2 取得スイッチ
Claims (9)
- 上位制御装置から入力される位置指令に基づいてモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記位置指令の各所定値に対応するオフセット値を記憶するオフセット値記憶部と、
入力された位置指令に対応するオフセット値を前記オフセット値記憶部から取得し、これを前記入力された位置指令に加算又は減算したオフセット位置指令に基づいて前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記駆動制御部は、
共通の位置指令が入力される当該モータ制御装置と他のモータ制御装置との間の主従関係を判定する判定部を有し、
当該モータ制御装置が前記他のモータ制御装置に対して従属する関係にある場合に前記オフセット位置指令に基づいて前記モータの駆動を制御し、
前記他のモータ制御装置が当該モータ制御装置に対して従属する関係にある場合に前記入力された位置指令に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。 - 前記オフセット値は、当該モータ制御装置が制御するモータの出力位置と、前記他のモータ制御装置が制御するモータの出力位置との間の差分に対する補正値であることを特徴とする請求項2記載のモータ制御装置。
- 前記補正値は、当該モータ制御装置と前記他のモータ制御装置がそれぞれ備える位置制御フィードバックループ同士の間における位置偏差の差で設定することを特徴とする請求項3記載のモータ制御装置。
- 前記オフセット値は、使用者により任意に設定されることを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
- 前記位置指令の各所定値は離散的に設定されており、
前記駆動制御部は、
所定値間にある位置指令の値に対応するオフセット値として、前後の所定値にそれぞれ対応するオフセット値の補間値で取得することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 上位制御装置から入力される位置指令に基づいてモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記位置指令の各所定値に対応するオフセット値を記憶する手段と、
入力された位置指令に対応して前記オフセット値記憶部から取得したオフセット値だけ前記入力された位置指令からオフセットした位置に前記モータの駆動を制御する手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置により駆動制御されるモータと、
前記モータ制御装置に位置指令を入力する上位制御装置と、
前記モータにより位置制御される制御機械と、
を有することを特徴とする位置制御システム。 - 上位制御装置から入力される位置指令に基づいてモータの駆動を制御するモータ制御方法であって、
入力された位置指令に対応するオフセット値を取得し、これを前記入力された位置指令に加算又は減算したオフセット位置指令に基づいて前記モータの駆動を制御することと、
を実行することを特徴とするモータ制御方法。
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