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JP4566682B2 - Servo motor control device - Google Patents
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JP4566682B2 - Servo motor control device - Google Patents

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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

本発明は、PID制御を用いたサーボモータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a servo motor control apparatus using PID control.

この種のサーボモータ制御装置は、制御対象であるモータの目標回転量と実回転量との偏差に基づいて比例演算、積分演算及び微分演算を行ってモータ制御値を算出し、目標回転量に対して実回転量が一致するようにフィードバック制御を行っている(例えば特許文献1参照)。   This type of servo motor control device calculates a motor control value by performing a proportional operation, an integral operation and a differential operation based on the deviation between the target rotation amount and the actual rotation amount of the motor to be controlled. On the other hand, feedback control is performed so that the actual rotation amounts coincide with each other (see, for example, Patent Document 1).

ところで、制御対象となるモータには、駆動軸(出力軸)とモータハウジングとの間に弾性材料よりなるシール部材が介在され、該シール部材にてモータ内部に異物が入り込むことを防止する構造をなすものがある。このシール部材は、モータ回転時に例えば駆動軸との間で滑るようになっており、この際、該駆動軸の回転に伴って撓み変形する。   By the way, the motor to be controlled has a structure in which a seal member made of an elastic material is interposed between the drive shaft (output shaft) and the motor housing, and the seal member prevents a foreign substance from entering the motor. There is something to do. The seal member slides between the drive shaft, for example, when the motor rotates. At this time, the seal member bends and deforms as the drive shaft rotates.

そして、このようなモータの駆動軸を所定回転位置まで回転させて一時停止し、所定時間経過後に再び回転させるように作動させる場合、その一時停止時において、撓み変形したシール部材が原形復帰する際に駆動軸を逆回転させ、これが目標値との偏差を拡大させる。制御装置は、その偏差を小さくしようとシール部材が撓む方向へのモータ制御値を増加させ、偏差が小さくなったところで再び該制御値を減少させるというように、シール部材の撓み力にモータの発生トルクがつり合おうと該制御値を変動させ、駆動軸の回転位置の維持を図っている。   Then, when the drive shaft of such a motor is rotated to a predetermined rotational position, temporarily stopped, and operated to rotate again after a predetermined time has elapsed, at the time of the temporary stop, when the deformed seal member returns to its original shape. The drive shaft is reversely rotated to increase the deviation from the target value. The control device increases the motor control value in the direction in which the seal member bends in order to reduce the deviation, and decreases the control value again when the deviation becomes small. The control value is changed so that the generated torque is balanced to maintain the rotational position of the drive shaft.

しかしながら、このようなモータ制御値の変動は駆動軸の微小な回転動作を引き起こし、これがモータの振動となって、場合によっては一時停止期間中その振動が継続する。特に、制御ゲイン(制御感度)を高く設定している場合では、モータ制御値の変動が速やかになることで、モータの振動も大きくなる。因みに、図4は、高ゲインとした場合におけるモータ回転速度の変動を示している。同図4によれば、目標位置到達後の一時停止期間中におけるモータ回転速度の変動は振動であり、その振幅は大きい。   However, such a change in the motor control value causes a minute rotation of the drive shaft, which becomes a vibration of the motor, and in some cases, the vibration continues during the temporary stop period. In particular, when the control gain (control sensitivity) is set high, the motor control value fluctuates quickly, and the motor vibration also increases. Incidentally, FIG. 4 shows the fluctuation of the motor rotation speed when the gain is high. According to FIG. 4, the fluctuation of the motor rotation speed during the temporary stop period after reaching the target position is vibration, and the amplitude thereof is large.

一方、モータの振動を減少させるためにゲインを低く設定すると、モータ制御値の変動が緩やかになるため、一時停止期間中のモータの振動を低減できる。因みに、図5は、低ゲインとした場合におけるモータ回転速度の変動を示している。同図5の場合、目標位置到達後の一時停止期間中に発生する振動の振幅は高ゲインの場合よりも小さくなるが、目標位置到達直前にオーバーシュートが生じて位置決めに時間を要し、却って問題となる。   On the other hand, if the gain is set low in order to reduce the vibration of the motor, the fluctuation of the motor control value becomes moderate, so that the vibration of the motor during the temporary stop period can be reduced. Incidentally, FIG. 5 shows the fluctuation of the motor rotation speed when the gain is low. In the case of FIG. 5, the amplitude of vibration generated during the temporary stop period after reaching the target position is smaller than in the case of high gain, but overshoot occurs immediately before reaching the target position, and it takes time for positioning. It becomes a problem.

そこで、目標位置到達前を高ゲインとし、その目標位置到達時に高ゲインから低ゲインに切り換えるようにすれば、目標位置到達直前のオーバーシュートの発生を抑制しながら、目標位置到達後のモータの振動を小さくすることができる。しかしながら、ゲインを切り換えた瞬間のモータ発生トルクの急激な変動で駆動軸が動いてしまうことがあって、好ましい対処方法ではなかった。
特開2003−174785号公報
Therefore, if the high gain is set before reaching the target position and the high gain is switched to the low gain when the target position is reached, vibration of the motor after reaching the target position is suppressed while suppressing the occurrence of overshoot immediately before reaching the target position. Can be reduced. However, the drive shaft may move due to a sudden change in the motor-generated torque at the moment when the gain is switched, which is not a preferable countermeasure.
JP 2003-174785 A

本発明は、PID制御のゲインを高くしてオーバーシュートの発生を抑制しながらも、高ゲインにすることで発生する振動を抑制することができるサーボモータ制御装置を提供することを主たる目的とするものである。   The main object of the present invention is to provide a servo motor control device capable of suppressing vibrations generated by increasing the gain while increasing the gain of PID control to suppress the occurrence of overshoot. Is.

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。   Hereinafter, effective means for solving the above-described problems will be described while showing effects as necessary. In the following, in order to facilitate understanding, the corresponding configuration in the embodiment of the invention is appropriately shown in parentheses, but is not limited to the specific configuration shown in parentheses.

手段1.駆動軸(駆動軸32)の回転に伴って撓みを生じる弾性部材(シール部材35)を有するサーボモータ(ダイレクトドライブモータ(DDモータ)12)を制御対象とするものであり、PID制御を用い目標回転量と実回転量との偏差に応じたモータ制御値を演算し、該制御値に応じて前記サーボモータの駆動軸に所定の動作を行わせると共に、該駆動軸が目標回転量回転し所定回転位置に到達すると一時停止制御を行うPID制御手段(PID補償器14)を備えたサーボモータ制御装置であって、
前記駆動軸が前記目標回転量回転し所定回転位置に到達したか否かを判定する判定手段(PID補償器14)と、
前記駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されると、該判定に基づいて前記PID制御手段にて用いる積分値を前記弾性部材の撓み力に応じた所定値で一定とする停止時調整手段(停止時調整回路25)と、
を備えたことを特徴とするサーボモータ制御装置。
Means 1. The servo motor (direct drive motor (DD motor) 12) having an elastic member (seal member 35) that bends along with the rotation of the drive shaft (drive shaft 32) is a target to be controlled. A motor control value corresponding to the deviation between the rotation amount and the actual rotation amount is calculated, and a predetermined operation is performed on the drive shaft of the servo motor in accordance with the control value. A servo motor control device provided with PID control means (PID compensator 14) that performs pause control when reaching a rotational position,
Determination means (PID compensator 14) for determining whether or not the drive shaft has rotated the target rotation amount and has reached a predetermined rotation position;
When it is determined that the drive shaft has reached a predetermined rotational position, an adjustment unit at the time of stopping that makes an integral value used by the PID control unit constant at a predetermined value according to the bending force of the elastic member based on the determination (Stop adjustment circuit 25);
A servo motor control device comprising:

手段1によれば、判定手段にて駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されると、停止時調整手段により、PID制御手段の演算で用いる積分値が駆動軸の回転に伴って撓みを生じる弾性部材の撓み力に応じた所定値で一定とされる。すなわち、駆動軸が目標位置到達して一時停止する際、駆動軸の回転位置の維持を図るべく(偏差をゼロとすべく)、弾性部材の撓み力とモータの発生トルクとがつり合おうと、PID制御手段で算出されるモータ制御値が変動する。特に、制御ゲインを高く設定すると、モータ制御値の変動が速やかになり、モータに大きな振動が生じ易い状況となる。また一時停止時においては、偏差がゼロに極めて近い状況にあることから、モータ制御値は特に積分値に大きく支配されている。つまり、積分値の変動が振動を発生させる要因となっている。   According to the means 1, when it is determined by the determination means that the drive shaft has reached the predetermined rotational position, the integral value used in the calculation of the PID control means is bent by the rotation of the drive shaft by the adjustment unit at the time of stop. It is constant at a predetermined value according to the bending force of the generated elastic member. That is, when the drive shaft reaches the target position and temporarily stops, in order to maintain the rotational position of the drive shaft (to make the deviation zero), the bending force of the elastic member and the generated torque of the motor balance. The motor control value calculated by the PID control means varies. In particular, when the control gain is set high, the motor control value fluctuates quickly and a large vibration is likely to occur in the motor. Further, since the deviation is very close to zero at the time of temporary stop, the motor control value is largely controlled by the integral value. That is, the fluctuation of the integrated value is a factor that causes vibration.

そのため、目標回転位置に到達した判定がなされると、一時停止時におけるモータの振動の要因となっている積分値の変動が弾性部材の撓み力に応じた所定値で一定とされるので、この時のモータの発生トルクを弾性部材の撓み力とほぼつり合った状態で維持させることが可能となる。これにより、駆動軸の微小な回転動作の発生が抑えられ、モータの振動を小さく抑えることができる。   Therefore, when it is determined that the target rotational position has been reached, the change in the integral value that causes the vibration of the motor during the temporary stop is made constant at a predetermined value corresponding to the bending force of the elastic member. It is possible to maintain the torque generated by the motor at the time substantially in balance with the bending force of the elastic member. Thereby, generation | occurrence | production of the fine rotation operation | movement of a drive shaft can be suppressed, and the vibration of a motor can be suppressed small.

因みに、前記弾性部材には、駆動軸とモータハウジングとの間に介在され、その間の隙間からモータ内部への異物の入り込みを防止するシール部材等がある。   Incidentally, the elastic member includes a seal member that is interposed between the drive shaft and the motor housing and prevents foreign matter from entering the motor through a gap therebetween.

手段2.前記停止時調整手段は、前記駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されると、該判定に基づいて前記PID制御手段における積分演算を停止させ、停止時点の積分値を保持させることを特徴とする手段1に記載のサーボモータ制御装置。   Mean 2. When it is determined that the drive shaft has reached a predetermined rotational position, the stop-time adjusting means stops the integration calculation in the PID control means based on the determination, and holds the integral value at the time of stop. The servo motor control apparatus according to claim 1.

手段2によれば、目標回転位置に到達した判定がなされると、該判定に基づいてPID制御手段における積分演算が停止され、停止時点の積分値が保持される。つまり、一時停止時に用いる積分値はその時々の弾性部材の撓み力に応じた値を用いるので、モータの発生トルクと弾性部材の撓み力とのつり合いをとることがより確実となり、モータの振動をより確実に抑制することができる。また、一時停止時の演算負荷も低減できる。   According to the means 2, when it is determined that the target rotational position has been reached, the integral calculation in the PID control means is stopped based on the determination, and the integrated value at the time of the stop is held. That is, since the integral value used at the time of temporary stop uses a value corresponding to the bending force of the elastic member at that time, it becomes more reliable to balance the generated torque of the motor and the bending force of the elastic member, and the vibration of the motor can be reduced. It can suppress more reliably. In addition, the calculation load during the temporary stop can be reduced.

手段3.前記駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されてから所定時間(所定時間t1)を計時するタイマ(タイマ26)を備え、
前記停止時調整手段は、前記所定時間経過後に、前記PID制御手段にて用いる積分値を前記弾性部材の撓み力に応じた所定値で一定とすることを特徴とする手段2に記載のサーボモータ制御装置。
Means 3. A timer (timer 26) for measuring a predetermined time (predetermined time t1) after it is determined that the drive shaft has reached a predetermined rotational position;
The servo motor according to means 2, wherein the stop time adjusting means makes the integral value used in the PID control means constant at a predetermined value corresponding to the bending force of the elastic member after the predetermined time has elapsed. Control device.

手段3によれば、目標回転位置に到達した判定がなされた直後では、モータの発生トルク、すなわち積分値の変動がまだまだ大きいため、該判定から所定時間を経過させることで、これを排除し、弾性部材の撓み力と釣り合うようなトルクが発生する積分値をより確実に設定することが可能となる。   According to the means 3, immediately after the determination of reaching the target rotational position is made, the generated torque of the motor, that is, the fluctuation of the integrated value is still large, so this is eliminated by allowing a predetermined time to elapse from the determination, It is possible to more reliably set an integral value that generates a torque that balances the bending force of the elastic member.

手段4.前記サーボモータは、前記駆動軸により負荷機器をダイレクトに駆動するダイレクトドライブモータであることを特徴とする手段1〜3のいずれかに記載のサーボモータ制御装置。   Means 4. 4. The servo motor control apparatus according to claim 1, wherein the servo motor is a direct drive motor that directly drives a load device by the drive shaft.

手段4によれば、このようなダイレクトドライブモータ(DDモータ)にも好適に振動を抑制することができる。また、DDモータは、負荷機器をダイレクトに駆動するものであるので、モータで発生した振動が負荷機器に伝わり易い。そのため、このようなDDモータに適用する意義は大きい。   According to the means 4, vibration can be suitably suppressed even in such a direct drive motor (DD motor). Further, since the DD motor directly drives the load device, vibration generated by the motor is easily transmitted to the load device. Therefore, the significance of applying to such a DD motor is great.

以下、本発明をDDモータ(ダイレクトドライブモータ)に用いられるモータ制御装置に具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a motor control device used in a DD motor (direct drive motor) will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、モータ制御装置11は、DDモータ12の動作を制御するPID制御手段及び判定手段としてのPID補償器14を備えている。このPID補償器14の入力側には、目標回転量算出回路15が加算器16を介して接続されている。目標回転量算出回路15は、DDモータ12の目標回転量を算出し、その算出信号は加算器16に出力される。本実施形態でいう目標回転量とは、DDモータ12の回転目標とする目標回転角を指す。それ以外に、目標回転数や目標回転速度、またこれらを組み合わせたもの等を含む。PID補償器14の出力側には、フィルタ回路17及びドライバー18を介してDDモータ12が接続されている。   As shown in FIG. 1, the motor control device 11 includes a PID compensator 14 as a PID control unit and a determination unit that controls the operation of the DD motor 12. A target rotation amount calculation circuit 15 is connected via an adder 16 to the input side of the PID compensator 14. The target rotation amount calculation circuit 15 calculates the target rotation amount of the DD motor 12, and the calculation signal is output to the adder 16. The target rotation amount in the present embodiment refers to a target rotation angle that is a rotation target of the DD motor 12. In addition, the target rotational speed, the target rotational speed, a combination of these, and the like are included. The DD motor 12 is connected to the output side of the PID compensator 14 via a filter circuit 17 and a driver 18.

ここで、本実施の形態のDDモータ12は、図2に示すように構成されている。すなわち、図2(a)に示すように、DDモータ12は、内部に収容空間を有する略円筒状のモータハウジング31を有しており、該ハウジング31内に各種モータ構成部品が収容されている。モータハウジング31は、軸方向一端が径方向内側に延出される端面部31aを有し、該端面部31aの中心には、駆動軸(出力軸)32を挿通させるための円形状の軸挿通孔31bが形成されている。   Here, the DD motor 12 of the present embodiment is configured as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2A, the DD motor 12 has a substantially cylindrical motor housing 31 having a housing space inside, and various motor components are housed in the housing 31. . The motor housing 31 has an end surface portion 31a with one end in the axial direction extending radially inward, and a circular shaft insertion hole through which a drive shaft (output shaft) 32 is inserted at the center of the end surface portion 31a. 31b is formed.

また、図2(b)に示すように、駆動軸32は、モータハウジング31内の支持部材33に対して軸受34等により回転可能に支持されている。駆動軸32における軸挿通孔31bと対向する部分には円盤状のフランジ部32aが形成されており、該フランジ部32aの外周部32bと軸挿通孔31bとの間にはリング状のシール部材35が装着されている。シール部材35は、弾性材料で含油されて構成されるものであり、フランジ部32aの外周部32bと軸挿通孔31bとの間の隙間を閉塞して、モータ12内部に異物が入り込むことを防止する。因みに、シール部材35は、DDモータ12の回転時に駆動軸32との間で滑るようになっている。そして、このDDモータ12の駆動軸32は、図示しない負荷機器に対しダイレクトに駆動連結されている。   As shown in FIG. 2B, the drive shaft 32 is rotatably supported by a bearing 34 or the like with respect to a support member 33 in the motor housing 31. A disk-like flange portion 32a is formed at a portion of the drive shaft 32 facing the shaft insertion hole 31b, and a ring-shaped seal member 35 is provided between the outer peripheral portion 32b of the flange portion 32a and the shaft insertion hole 31b. Is installed. The seal member 35 is configured to be impregnated with an elastic material, and closes the gap between the outer peripheral portion 32b of the flange portion 32a and the shaft insertion hole 31b to prevent foreign matter from entering the motor 12. To do. Incidentally, the seal member 35 slides between the drive shaft 32 when the DD motor 12 rotates. The drive shaft 32 of the DD motor 12 is directly connected to a load device (not shown).

DDモータ12には、実回転量検出エンコーダ19が内蔵されている。なお、図1に示すブロック図では、説明の都合上、実回転量検出エンコーダ19とDDモータ12とを別々に描いてある。実回転量検出エンコーダ19は、DDモータ12が実際に回転している実回転量を検出し、その検出信号は前記加算器16に出力される。本実施形態でいう実回転量とは、DDモータ12が実際に回転しているときの実回転角を指す。それ以外に、実回転数や実回転速度、またこれらを組み合わせたもの等を含む。そして、実回転量検出エンコーダ19によって検出される実回転量と、前記目標回転量算出回路15によって算出されるDDモータ12の目標回転量との偏差が、加算器16によって算出され、その算出信号がPID補償器14に出力される。   The DD motor 12 includes an actual rotation amount detection encoder 19. In the block diagram shown in FIG. 1, the actual rotation amount detection encoder 19 and the DD motor 12 are drawn separately for convenience of explanation. The actual rotation amount detection encoder 19 detects the actual rotation amount at which the DD motor 12 is actually rotating, and the detection signal is output to the adder 16. The actual rotation amount in the present embodiment refers to an actual rotation angle when the DD motor 12 is actually rotating. In addition to this, the actual rotational speed, the actual rotational speed, a combination of these, and the like are included. Then, a deviation between the actual rotation amount detected by the actual rotation amount detection encoder 19 and the target rotation amount of the DD motor 12 calculated by the target rotation amount calculation circuit 15 is calculated by the adder 16, and the calculation signal Is output to the PID compensator 14.

PID補償器14は、ROM21及びRAM22を備えている。ROM21には、モータ制御装置11の動作に必要な各種のPID制御プログラムが記憶されている。本実施の形態では、この制御プログラムに従ったDDモータ12の動作は、駆動軸32が所定回転量(目標回転量)回転させて所定回転位置(目標回転位置)で一時停止し、所定時間経過後に次に設定された所定回転量回転する。つまり、DDモータ12(駆動軸32)は、回転動作、一時停止、再び回転動作を繰り返して動作するようになっている。また、RAM22は、PID制御プログラムの実行に伴って得られたデータ、例えば比例演算結果、積分演算結果、微分演算結果等を一時的に記憶する。   The PID compensator 14 includes a ROM 21 and a RAM 22. The ROM 21 stores various PID control programs necessary for the operation of the motor control device 11. In the present embodiment, the operation of the DD motor 12 in accordance with this control program is such that the drive shaft 32 rotates at a predetermined rotation amount (target rotation amount), pauses at a predetermined rotation position (target rotation position), and a predetermined time has elapsed. Later, it is rotated by a predetermined rotation amount set next. That is, the DD motor 12 (drive shaft 32) is operated by repeating the rotation operation, the temporary stop, and the rotation operation again. In addition, the RAM 22 temporarily stores data obtained with the execution of the PID control program, for example, a proportional calculation result, an integral calculation result, a differential calculation result, and the like.

また、PID補償器14は、目標回転量と実回転量との偏差に応じてPID制御によりモータ制御値を算出する。より詳しく言えば、PID補償器14は、DDモータ12の目標回転量と実回転量との偏差を、比例演算、積分演算、微分演算することによりモータ制御値を算出する。本実施の形態のPID制御は、オーバーシュートが生じないように制御ゲイン(制御感度)が高く設定されている。そして、PID補償器14は、フィルタ回路17を介してモータ制御値をドライバー18に出力し、該ドライバ18は、そのモータ制御値に基づいた制御電流を出力してDDモータ12に所定の動作を行わせる。   Further, the PID compensator 14 calculates a motor control value by PID control in accordance with the deviation between the target rotation amount and the actual rotation amount. More specifically, the PID compensator 14 calculates a motor control value by performing a proportional operation, an integral operation, and a differential operation on the deviation between the target rotation amount of the DD motor 12 and the actual rotation amount. In the PID control of the present embodiment, the control gain (control sensitivity) is set high so that overshoot does not occur. The PID compensator 14 outputs a motor control value to the driver 18 via the filter circuit 17, and the driver 18 outputs a control current based on the motor control value to perform a predetermined operation on the DD motor 12. Let it be done.

また、PID補償器14は、前記実回転量検出エンコーダ19からの検出結果に基づいて、DDモータ12の駆動軸32が目標回転量回転して目標回転位置に到達したか否かを判定している。PID補償器14は、駆動軸32が目標回転位置に到達したと判定すると、タイマ26にて所定時間t1が計時される。そして、所定時間t1が経過すると、停止時調整手段としての停止時調整回路25がPID補償器14の積分演算を停止し、停止時点の積分値を保持させるようになっている(図3参照)。   Further, the PID compensator 14 determines whether or not the drive shaft 32 of the DD motor 12 has rotated the target rotation amount and reached the target rotation position based on the detection result from the actual rotation amount detection encoder 19. Yes. When the PID compensator 14 determines that the drive shaft 32 has reached the target rotational position, the timer 26 counts the predetermined time t1. When the predetermined time t1 elapses, the stop adjustment circuit 25 as a stop adjustment means stops the integration calculation of the PID compensator 14 and holds the integration value at the stop time (see FIG. 3). .

ここで、DDモータ12には、上記したようにシール部材35が備えられており、該シール部材35は、駆動軸32の回転に伴って撓み変形する。そして、駆動軸32が目標位置到達して一時停止する際、駆動軸32の回転位置の維持を図るべく(偏差をゼロとすべく)、シール部材35の撓み力とDDモータ12の発生トルクとがつり合おうと、モータ制御値が変動する。特に、本実施の形態のようにゲインを高く設定すると、モータ制御値の変動が速やかになり、大きな振動が生じ易い状況にある。また一時停止時においては、偏差がゼロに極めて近い状況にあることから、モータ制御値は特に積分値に大きく支配されている。つまり、積分値の変動が振動を発生させる要因となっている。   Here, the DD motor 12 is provided with the seal member 35 as described above, and the seal member 35 bends and deforms as the drive shaft 32 rotates. When the drive shaft 32 reaches the target position and temporarily stops, the bending force of the seal member 35 and the generated torque of the DD motor 12 are maintained in order to maintain the rotational position of the drive shaft 32 (to make the deviation zero). If they are balanced, the motor control value fluctuates. In particular, when the gain is set high as in the present embodiment, the motor control value fluctuates quickly and large vibrations are likely to occur. Further, since the deviation is very close to zero at the time of temporary stop, the motor control value is largely controlled by the integral value. That is, the fluctuation of the integrated value is a factor that causes vibration.

そのため、目標回転位置に到達した判定がなされると、停止時調整回路25は、所定時間t1経過後にPID補償器14の積分演算を停止させ、PID補償器14は停止時点の積分値を保持させる。従って、一時停止時におけるDDモータ12の振動の要因となっている積分値が一定になることから、この時のDDモータ12の発生トルクがシール部材35の撓み力とほぼつり合った状態で維持される。なおこの場合、外部からのノイズは、比例演算及び微分演算で対応可能である。これにより、駆動軸32の微小な回転動作の発生が抑えられ、DDモータ12の振動が小さく抑えられるようになっている。   Therefore, when it is determined that the target rotational position has been reached, the stop adjustment circuit 25 stops the integration calculation of the PID compensator 14 after a predetermined time t1, and the PID compensator 14 holds the integration value at the stop time. . Therefore, since the integral value that causes the vibration of the DD motor 12 at the time of the temporary stop is constant, the torque generated by the DD motor 12 at this time is maintained in a state of being substantially balanced with the bending force of the seal member 35. Is done. In this case, external noise can be dealt with by proportional calculation and differential calculation. Thereby, generation | occurrence | production of the fine rotation operation | movement of the drive shaft 32 is suppressed, and the vibration of the DD motor 12 is suppressed small.

因みに、今回制御対象のDDモータ12において、その発生トルクとシール部材35の撓み力との釣り合いが好適となる時間を予め実験により測定しており、その測定結果から前記所定時間t1が設定されている。例えば本実施の形態では、駆動軸32が目標回転位置に到達すると、該駆動軸32の速度変動の周期(振動の周期)が次第に長くなり、その周期が所定周期よりも長くなる時間を予め実験により測定し、その測定結果から所定時間t1が設定される。つまり、上記判定直後から所定時間t1においては、DDモータ12の発生トルク、すなわち積分値の変動がまだまだ大きいため、これを排除すべく、積分値を保持しないようにしている。   Incidentally, in the DD motor 12 to be controlled this time, a time when the balance between the generated torque and the bending force of the seal member 35 is suitable is measured in advance by experiment, and the predetermined time t1 is set from the measurement result. Yes. For example, in the present embodiment, when the drive shaft 32 reaches the target rotation position, the speed fluctuation cycle (vibration cycle) of the drive shaft 32 gradually increases, and the time during which the cycle is longer than the predetermined cycle is tested in advance. And a predetermined time t1 is set from the measurement result. That is, since the fluctuation of the torque generated by the DD motor 12, that is, the integral value is still large at the predetermined time t1 immediately after the above determination, the integral value is not held to eliminate this.

図3は、本実施の形態におけるモータ回転速度の変動を示している。目標位置到達後の一時停止期間中におけるモータ回転速度の変動は、DDモータ12の振動を表す。同図3によれば、目標位置に到達してから所定時間t1経過後において、積分演算が停止され、停止時点の積分値が一定に保持される。これに伴って、DDモータ12の振動が極めて小さく抑えられている。   FIG. 3 shows the fluctuation of the motor rotation speed in the present embodiment. The fluctuation of the motor rotation speed during the temporary stop period after reaching the target position represents the vibration of the DD motor 12. According to FIG. 3, after a predetermined time t1 has elapsed since reaching the target position, the integration calculation is stopped, and the integrated value at the time of the stop is kept constant. Along with this, the vibration of the DD motor 12 is extremely suppressed.

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.

本実施の形態では、駆動軸32が所定回転位置に到達したと判定すると、停止時調整回路25は、PID補償器14の演算で用いる積分値を駆動軸32の回転に伴って撓みを生じるシール部材35の撓み力に応じた所定値で一定とする。この場合、停止時調整回路25は、その判定から所定時間t1経過後の積分値で保持させる。つまり、目標回転位置に到達した判定がなされると、一時停止時におけるDDモータ12の振動(高ゲインでは特に振幅大)の要因となっている積分値の変動がシール部材35の撓み力に応じた所定値で一定とされるので、この時のモータの発生トルクを弾性部材の撓み力とほぼつり合った状態で維持される。これにより、駆動軸32の微小な回転動作の発生が抑えられ、DDモータ12の振動を小さく抑えることができる。   In the present embodiment, when it is determined that the drive shaft 32 has reached the predetermined rotational position, the stop adjustment circuit 25 uses the integral value used in the calculation of the PID compensator 14 as a seal that causes deflection as the drive shaft 32 rotates. A predetermined value corresponding to the bending force of the member 35 is constant. In this case, the stop adjustment circuit 25 holds the integrated value after a predetermined time t1 has elapsed since the determination. That is, when it is determined that the target rotational position has been reached, the fluctuation of the integrated value that causes the vibration of the DD motor 12 during suspension (particularly large amplitude at high gain) depends on the bending force of the seal member 35. Therefore, the generated torque of the motor at this time is maintained in a state substantially balanced with the bending force of the elastic member. Thereby, generation | occurrence | production of the micro rotation operation | movement of the drive shaft 32 is suppressed, and the vibration of the DD motor 12 can be suppressed small.

特にDDモータ12は、負荷機器をダイレクトに駆動するものであるので、DDモータ12で発生した振動が負荷機器に伝わり易い。そのため、このようなDDモータ12に適用する意義は大きい。   In particular, since the DD motor 12 directly drives the load device, vibration generated by the DD motor 12 is easily transmitted to the load device. Therefore, the significance of applying to such a DD motor 12 is great.

また本実施の形態では、目標回転位置に到達した判定がなされると、停止時調整回路25は、その判定から所定時間t1経過後の積分値で保持させる。つまり、一時停止時に用いる積分値はその時々のシール部材35の撓み力に応じた値を用いるので、DDモータ12の発生トルクとシール部材35の撓み力とのつり合いをとることがより確実となり、DDモータ12の振動をより確実に抑制することができる。また、一時停止時の演算負荷も低減できる。   Further, in this embodiment, when it is determined that the target rotational position has been reached, the stop adjustment circuit 25 holds the integrated value after a predetermined time t1 has elapsed from the determination. That is, since the integral value used at the time of temporary stop uses a value corresponding to the bending force of the seal member 35 at that time, it is more reliable to balance the generated torque of the DD motor 12 and the bending force of the seal member 35. The vibration of the DD motor 12 can be more reliably suppressed. In addition, the calculation load during the temporary stop can be reduced.

また、停止時調整回路25は、その判定から所定時間t1経過後の積分値で保持させるようにしている。これは、目標回転位置に到達した判定がなされた直後では、DDモータ12の発生トルク、すなわち積分値の変動がまだまだ大きいため、該判定から所定時間t1を経過させることで、これを排除し、シール部材35の撓み力と釣り合うようなトルクが発生する積分値をより確実に設定することができる。   Moreover, the adjustment circuit 25 at the time of a stop is made to hold | maintain with the integrated value after predetermined time t1 progress from the determination. This is because immediately after the determination that the target rotational position has been reached, the torque generated by the DD motor 12, that is, the fluctuation of the integral value is still large, so this is eliminated by elapse of a predetermined time t 1 from the determination, It is possible to more reliably set an integral value at which a torque that balances the bending force of the seal member 35 is generated.

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。   In addition, this invention is not limited to the content of description of the said embodiment, For example, you may implement as follows.

上記実施の形態では、目標回転位置に到達した判定がなされると、所定時間t1経過後に積分演算を停止させ、停止時点の積分値を保持するようにしたが、予め設定した所定値を用いても良い。   In the above embodiment, when it is determined that the target rotational position has been reached, the integration calculation is stopped after the lapse of the predetermined time t1, and the integration value at the time of the stop is held, but the predetermined value set in advance is used. Also good.

上記実施の形態では、所定時間t1を予め設定していたが、所定時間t1を適時調整可能としてもよい。また、所定時間t1をDDモータ12の動作等に応じてその時々で可変としても良い。また、この所定時間t1が特に必要なければ、目標回転位置に到達した判定がなされた直後に積分値を一定とするようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the predetermined time t1 is set in advance, but the predetermined time t1 may be adjusted in a timely manner. Further, the predetermined time t1 may be variable from time to time according to the operation of the DD motor 12 or the like. If the predetermined time t1 is not particularly necessary, the integral value may be made constant immediately after the determination that the target rotational position has been reached.

上記実施の形態では、シール部材35を有するモータ12に実施したが、駆動軸32の回転に伴って撓みを生じるその他の弾性部材を用いたモータに実施しても良い。また、弾性部材等、剛性の低いジョイントを介して負荷装置を駆動するモータや、負荷装置内において剛性の低い部材を有する駆動機構を駆動するモータにおいても、ジョイントや駆動機構の剛性の低い部材が駆動軸32の回転に伴って撓みを生じるため、このようなモータに実施しても良い。   In the embodiment described above, the motor 12 having the seal member 35 is used. However, the motor 12 may be implemented using another elastic member that is bent as the drive shaft 32 rotates. In addition, even in a motor that drives a load device through a joint with low rigidity, such as an elastic member, or a motor that drives a drive mechanism having a member with low rigidity in the load device, a member with low rigidity in the joint or drive mechanism is used. Since the bending occurs with the rotation of the drive shaft 32, the motor may be implemented.

上記実施の形態では、負荷機器をダイレクトに駆動するDDモータ12に実施したが、負荷機器との間に減速機構や駆動伝達機構等を介在させたサーボモータに実施しても良い。   In the above embodiment, the load motor is directly applied to the DD motor 12. However, the load motor may be applied to a servo motor having a speed reduction mechanism, a drive transmission mechanism, or the like interposed therebetween.

一実施の形態のサーボモータ制御装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the servomotor control apparatus of one Embodiment. (a)はモータの斜視図であり、(b)はシール部材の装着部分の断面図である。(A) is a perspective view of a motor, (b) is sectional drawing of the mounting part of a sealing member. 本形態のモータ回転速度及び積分値の変動を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the fluctuation | variation of the motor rotational speed and integral value of this form. 高ゲインとした従来制御実施時のモータ回転速度の変動を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the fluctuation | variation of the motor rotational speed at the time of the conventional control implementation made into high gain. 低ゲインとした従来制御実施時のモータ回転速度の変動を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the fluctuation | variation of the motor rotational speed at the time of the conventional control implementation made into low gain.

符号の説明Explanation of symbols

12…ダイレクトドライブモータ(DDモータ)、14…PID補償器(PID制御手段、判定手段)、25…停止時調整回路(停止時調整手段)、26…タイマ26、31…モータハウジング、32…駆動軸、35…シール部材(弾性部材)、t1…所定時間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Direct drive motor (DD motor), 14 ... PID compensator (PID control means, determination means), 25 ... Stop adjustment circuit (stop adjustment means), 26 ... Timer 26, 31 ... Motor housing, 32 ... Drive Shaft 35 ... Seal member (elastic member), t1 ... Predetermined time.

Claims (4)

負荷装置を駆動するサーボモータを制御対象とし、前記負荷装置と前記サーボモータの少なくとも一方が前記駆動に伴って撓みを生じる弾性部材を有するサーボモータ制御装置であって、
PID制御を用い目標回転量と実回転量との偏差に応じたモータ制御値を演算し、該制御値に応じて前記サーボモータの駆動軸に所定の動作を行わせると共に、該駆動軸が目標回転量回転し所定回転位置に到達すると一時停止制御を行う制御手段と、
前記駆動軸が前記目標回転量回転し所定回転位置に到達したか否かを判定する判定手段と、
前記駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されると、該判定に基づいて前記制御手段にて用いる積分値を前記弾性部材の撓み力と釣り合うトルクとなるような所定値で一定とし、積分演算を停止した状態で比例演算及び微分演算を行う制御で振動を抑制する停止時調整手段と、
を備え、
前記所定値は、前記積分演算の停止時点の積分値を保持させた値であることを特徴とするサーボモータ制御装置。
A servo motor control device having a servo motor that drives a load device as a control target, and at least one of the load device and the servo motor includes an elastic member that bends with the drive,
A motor control value corresponding to the deviation between the target rotation amount and the actual rotation amount is calculated using PID control, and a predetermined operation is performed on the drive shaft of the servo motor in accordance with the control value. A control means for performing a pause control when the rotation amount is rotated and reaches a predetermined rotation position;
Determination means for determining whether or not the drive shaft has rotated the target rotation amount and has reached a predetermined rotation position;
If it is determined that the drive shaft has reached a predetermined rotational position, the integral value used by the control means is made constant at a predetermined value so that the torque balances with the bending force of the elastic member based on the determination, and the integration is performed. A stop adjustment means for suppressing vibrations by performing a proportional calculation and a differential calculation in a state where the calculation is stopped ;
With
The servo motor control device according to claim 1, wherein the predetermined value is a value obtained by holding an integral value at the time when the integral calculation is stopped .
負荷装置を駆動するサーボモータを制御対象とし、前記負荷装置と前記サーボモータの少なくとも一方が前記駆動に伴って撓みを生じる弾性部材を有するサーボモータ制御装置であって、
PID制御を用い目標回転量と実回転量との偏差に応じたモータ制御値を演算し、該制御値に応じて前記サーボモータの駆動軸に所定の動作を行わせると共に、該駆動軸が目標回転量回転し所定回転位置に到達すると一時停止制御を行う制御手段と、
前記駆動軸が前記目標回転量回転し所定回転位置に到達したか否かを判定する判定手段と、
前記駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されてから所定時間を計時するタイマと、
前記所定時間経過後に前記制御手段にて用いる積分値を前記弾性部材の撓み力と釣り合うトルクとなるような所定値で一定とし、積分演算を停止した状態で比例演算及び微分演算を行う制御で振動を抑制する停止時調整手段と、
を備え、
前記所定値は、前記積分演算の停止時点の積分値を保持させた値であることを特徴とするサーボモータ制御装置。
A servo motor control device having a servo motor that drives a load device as a control target, and at least one of the load device and the servo motor includes an elastic member that bends with the drive,
A motor control value corresponding to the deviation between the target rotation amount and the actual rotation amount is calculated using PID control, and a predetermined operation is performed on the drive shaft of the servo motor in accordance with the control value. A control means for performing a pause control when the rotation amount is rotated and reaches a predetermined rotation position;
Determination means for determining whether or not the drive shaft has rotated the target rotation amount and has reached a predetermined rotation position;
A timer for measuring a predetermined time after it is determined that the drive shaft has reached a predetermined rotational position;
The integral value used by the control means after the predetermined time has passed is constant at a predetermined value that is a torque that balances the bending force of the elastic member, and vibration is controlled by performing proportional and differential calculations while the integral calculation is stopped. A stop-time adjustment means for suppressing
With
The servo motor control device according to claim 1, wherein the predetermined value is a value obtained by holding an integral value at the time when the integral calculation is stopped .
負荷装置を駆動するサーボモータを制御対象とし、前記負荷装置と前記サーボモータの少なくとも一方が前記駆動に伴って撓みを生じる弾性部材を有するサーボモータ制御装置であって、
PID制御を用い目標回転量と実回転量との偏差に応じたモータ制御値を演算し、該制御値に応じて前記サーボモータの駆動軸に所定の動作を行わせると共に、該駆動軸が目標回転量回転し所定回転位置に到達すると一時停止制御を行う制御手段と、
前記駆動軸が前記目標回転量回転し所定回転位置に到達したか否かを判定する判定手段と、
前記駆動軸が所定回転位置に到達したと判定されてから所定時間を計時するタイマと、
前記所定時間経過後に前記制御手段にて用いる積分値を前記弾性部材の撓み力と釣り合うトルクとなるような所定値で一定とし、積分演算を停止した状態で比例演算及び微分演算を行う制御で振動を抑制する停止時調整手段と、
を備え、
前記所定値は、予め設定した値であることを特徴とするサーボモータ制御装置。
A servo motor control device having a servo motor that drives a load device as a control target, and at least one of the load device and the servo motor includes an elastic member that bends with the drive,
A motor control value corresponding to the deviation between the target rotation amount and the actual rotation amount is calculated using PID control, and a predetermined operation is performed on the drive shaft of the servo motor in accordance with the control value. A control means for performing a pause control when the rotation amount is rotated and reaches a predetermined rotation position;
Determination means for determining whether or not the drive shaft has rotated the target rotation amount and has reached a predetermined rotation position;
A timer for measuring a predetermined time after it is determined that the drive shaft has reached a predetermined rotational position;
The integral value used by the control means after the predetermined time has passed is constant at a predetermined value that is a torque that balances the bending force of the elastic member, and vibration is controlled by performing proportional and differential calculations while the integral calculation is stopped. A stop-time adjustment means for suppressing
With
The servo motor controller according to claim 1, wherein the predetermined value is a preset value .
前記サーボモータは、前記駆動軸により負荷機器をダイレクトに駆動するダイレクトドライブモータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。 4. The servo motor control device according to claim 1 , wherein the servo motor is a direct drive motor that directly drives a load device by the drive shaft. 5.
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