专利名称：电动机控制装置和电动机控制方法
技术领域：
本发明涉及在工作机械、产业机械中驱动伺服电动机的控制装置，尤其涉及芯片焊接机(die bonder)等半导体制造装置的电动机控制装置和电动机控制方法，其中伺服电动机用于移动作为被驱动体的工件。
背景技术：
例如图I所示，以往的伺服电动机的控制装置100，从动作控制器来观察是开环控制，使用当前的指令位置和从电动机130得到的实际位置和实际速度，仅在伺服组件120 (速度环控制部122和位置环控制部121)进行位置和速度的补偿。即，当目标位置速 度被输入到控制装置100时，根据指令速度波形部110的输出波形111，指令脉冲串生成部112将位置指令值作为指令脉冲串依次输出至伺服组件120。伺服组件120响应所输入的位置指令值，位置环控制部121和速度环控制部122向电动机130输出控制信号。S卩，电动机130根据控制信号而旋转，随着旋转，实际位置和实际速度反馈到位置环控制部121及速度环控制部122，进行反馈控制。在上述的现有技术中，在使电动机高速动作时，在伺服组件120内不能掌握之后的指令波形。因此，要容易抑制对行进方向的振动、稳定时间比较困难。而且，由于成为积存脉冲(或位置偏差脉冲，或错误脉冲)方式的电动机控制，因此在进行同步控制等时要以理想的轨迹动作较为困难。但是，以往在伺服电动机控制中，需要平稳地加速或减速来移动工件，以避免对工件或支承工件的单元部件带来机械冲击。专利文献I中记载了如下这样的伺服电动机的加减速控制方法在一边基于目标位置、目标速度及加减速时间的指令值用实际时间运算速度指令值一边进行速度和位置的控制的伺服电动机中，将加减速时间分为加速度的增加、恒定、减少这三个区间，一边在各区间用实际时间运算速度指令值使之成为恒定，一边进行加减速。专利文献2中记载了如下这样的伺服电动机驱动控制装置从给予伺服电动机反复周期性位置指令的计算机数值控制装置接受位置指令，并且从位置检测器接受表示被驱动体位置的信号，利用取得位置指令和被驱动体位置的第一位置偏差的单元求出第一补正数据，基于第一位置偏差和第一补正数据来对被驱动体进行位置控制。专利文献3记载了如下这样的位置指令生成方法以及位置指令生成装置在每一指令周期按照指定加速度，生成使作为位置指令的当前值与前次值之差的位置指令差分速度加速到上述指定速度的上述位置指令，在此过程中，在若使位置指令差分速度进一步加速则不能以减速度减速停止在指定位置的情况下，生成位置指令以使得成为以减速度减速停止在指定位置的位置指令差分速度，并且，在由位置指令差分速度与定位时间的关系形成的速度模型的顶点处的加加速度大于由程序预先确定的加加速度限制值时，以使加加速度为加加速度限制值以下的方式生成位置指令。专利文献I :日本特开平3-36977号公报专利文献2 :日本特开2007-316702号公报
专利文献3 :日本特开2009-187521号公报
发明内容
在上述的现有技术中，在使电动机高速工作时，在伺服组件120内不能掌握以后的指令波形。因此，要容易地抑制相对行进方向的振动、稳定时间比较困难。而且，由于成为积存脉冲方式的电动机控制，因此在进行同步控制等时要以理想的轨迹动作较为困难。鉴于上述问题的存在，本发明的目的在于提供一种可以通过抑制动作中相对行进方向的振动、偏差来缩短稳定时间的电动机控制装置和电动机控制方法。利用本发明，能够使电动机以理想的轨迹动作，而且，能够始终监视当前位置，因此容易使多个轴同步地进行动作。为了达到上述目的，本发明的电动机控制装置及电动机控制方法包括由对行进方向的振动影响较大的加加速度数据生成指令波形的单元、和进行实时实际位置控制的单元，该实时实际位置控制根据偏差量一边始终限制加加速度一边重新生成此后的指令波形，据此，抑制电动机高速动作时对行进方向的振动、偏差，实现稳定时间的缩短。S卩，本发明的电动机控制装置，用伺服电动机驱动被驱动体来进行控制，其特征在于，该电动机控制装置包括理想波形生成部，其生成加加速度、加速度、速度及位置的理想指令波形；指令波形生成部，其读出上述理想的波形，重新生成目标指令位置以及加加速度、加速度、速度及位置的指令波形，输出重新生成的速度的指令波形；数模转换器，将上述重新生成的速度的指令波形变换为模拟数据；伺服电动机，根据上述模拟数据的控制进行驱动，将实际位置作为编码器信号输出，上述指令波形生成部包括根据基于上述编码器信号的实际位置和上述目标指令位置来生成加加速度相加波形，并将所生成的上述加加速度相加波形与上述前次的指令加加速度波形进行相加来重新生成加加速度指令波形，并且重新生成指令加速度波形、指令速度波形以及指令位置波形的指令波形重新生成处理部；和保存上述生成的理想指令波形、上述重新生成加加速度指令波形、指令加速度波形、指令速度波形以及指令位置波形的指令波形输入输出部。优选是在上述本发明的电动机控制装置中，上述指令波形重新生成处理部具有加加速度相加波形生成部，其根据基于上述编码器信号的实际位置与上述目标指令位置之差即偏差量生成上述加加速度相加波形。还优选是在上述本发明的电动机控制装置中，上述指令波形重新生成处理部还包括加加速度限制部，在上述重新生成的指令加加速度波形大于预定的加加速度上限值或小于加加速度下限值时，将NG信息输出至上述指令波形输入输出部，上述指令波形输入输出部在被输入了上述NG信息时，将在上述前次的定时重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形复原，将复原后的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波 形、以及上述指令位置波形作为重新生成的指令加加速度波形、指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形，将重新生成的上述指令速度波形输出至上述数模转换器。
还优选是在上述本发明的电动机控制装置中，上述指令波形重新生成处理部还包括加加速度限制部和指令波形复原部，上述加加速度限制部在上述重新生成的指令加加速度波形大于预定的加加速度上限值或小于加加速度下限值时输出NG信息，上述指令波形复原部在被输入了上述NG信息时，将在上述前次的定时重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形复原，并输出至上述指令波形输入输出部，
上述指令波形输入输出部将复原的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为重新生成的指令加加速度波形、指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形，将重新生成的上述指令速度波形输出至上述数模转换器。还优选是在上述本发明的电动机控制装置中，上述指令波形生成部将重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为在前次定时重新生成的指令波形而保存。本发明的电动机控制装置的电动机控制方法，用伺服电动机驱动被驱动体来进行控制，其特征在于，生成加加速度、加速度、速度及位置的理想指令波形；读出上述理想的波形，重新生成目标指令位置以及加加速度、加速度、速度及位置的指令波形，并将重新生成的速度的指令波形作为模拟数据而输出；根据上述模拟数据的控制驱动上述伺服电动机，将实际位置作为编码器信号输出，根据基于上述编码器信号的实际位置和上述目标指令位置生成加加速度相加波形，将所生成的上述加加速度相加波形与上述指令波形生成部在前次定时重新生成的指令加加速度波形相加，重新生成加加速度指令波形，并且还重新生成指令加速度波形、指令速度波形以及指令位置波形。优选是在上述本发明的电动机控制方法中，根据基于上述编码器信号的实际位置与上述目标指令位置之差即偏差量生成上述加加速度相加波形。优选是在上述本发明的电动机控制方法中，在上述重新生成的指令加加速度波形大于预定的加加速度上限值或小于加加速度下限值时输出NG信息，在被输入了上述NG信息时，将在上述前次定时重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形复原，将复原后的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为重新生成的指令加加速度波形、指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形，将重新生成的上述指令速度波形作为模拟数据输出，根据上述模拟数据的控制驱动上述伺服电动机。还优选是在上述本发明的电动机控制方法中，将上述重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为在前次定时重新生成的指令波形而保存。根据本发明，能够抑制电动机高速动作时对行进方向的振动、偏差，实现稳定时间的缩短。能够使电动机以理想的轨迹动作，而且，能够始终监视当前位置，因此容易使多个轴同步地进行动作。
图I是表示以往的控制装置的构成的框图。图2是用于说明本发明的控制装置的一实施例的基本原理的构成框图。图3是用于说明由本发明的电动机控制装置的动作控制器中的理想波形生成部生成的理想的指令波形的一实施例的图。图4A是用于说明本发明的电动机控制装置的一实施例的加加速度相加波形的图。图4B是表示本发明的电动机控制装置的一实施例的构成的框图。图4C是表示本发明的电动机控制装置的一实施例的构成的框图。
图5是表不实施本发明时的偏差量为I脉冲、2脉冲、4脉冲、8脉冲及16脉冲时各自的补偿用相加的加加速度波形、加速度波形以及速度波形的图。图6是用于说明本发明的电动机控制方法的动作的一实施例的步骤的流程图。图7是用于说明本发明的电动机控制装置及电动机控制方法的一实施例的加加速度上限下线确认处理动作的图。图8是表示本发明的电动机控制装置及电动机控制方法中的补偿用的加加速度波形算出后的重新生成的指令波形的一实施例的图。标号说明100控制装置110动作控制器111指令速度波形生成部112指令脉冲串生成部120伺服组件121位置环控制部122速度环控制部130伺服电动机200控制装置210动作控制器211理想波形生成部212指令波形生成部213数模转换器220伺服组件221速度环控制部410指令波形输入输出部420指令波形重新生成处理部421减法器422加加速度相加波形生成部423 426加法器427加加速度限制部428加速度限制部429速度限制部
4210指令波形 复原部430编码器信号计数器
具体实施例方式图2是用于说明本发明的控制装置的一实施例的基本原理的构成框图。200是控制装置，210是动作控制器，211是进行理想的指令波形的生成处理的理想波形生成部，212是指令波形生成部，213是DAC (Digital to Analog Converter :数模转换器)，220是伺服组件，221是速度环控制部，130是伺服电动机。与图I相同的设备标注相同的附图标记，省略说明。如图2所示，本发明的控制装置200是由动作控制器210和伺服组件220构成闭环控制。因此，使用当前的指令位置和从电动机130获得的实际位置及实际速度，在伺服组件220的速度环控制部221进行速度控制。其中，速度环控制部221通过动作控制器210 —边获得来自电动机130的实际速度和实际位置来限制加加速度，一边重新生成指令波形，据此进行其速度控制。另外，指令波形生成部212例如是CPU (Central Processing Unit 中央处理器)。例如在图2中，目标位置速度被输入到控制装置200。然后，实际位置及实际速度经由伺服组件220或者从电动机130直接作为编码器信号依次输入到指令波形生成部212。动作控制器210的理想波形生成部211分别将(a)加加速度波形、(b)加速度波形、(c)速度波形、(d)位置波形作为输出信号的指令波形输入到指令波形生成部212。指令波形生成部212根据从理想波形生成部211输出的输出信号波形和从电动机130输入的编码器信号，一边限制加加速度，一边重新生成此后的指令波形，并依次输出至DAC213。例如，指令波形生成部212进行(I)指令波形输入输出处理、(2)编码器信号计数处理、以及(3)指令波形重新生成处理。DAC213将所输入的数字指令值变换为模拟信号的速度指令值，输出至伺服组件220的速度环控制部221。另外，编码器信号是由编码器信号计数器(后述的图4B等)将位置偏差量作为脉冲而积蓄的。伺服组件220的速度环控制部221根据从动作控制器210输入的速度指令值和从电动机130输入的编码器信号，控制电动机130的旋转速度。电动机130以与从伺服组件220的速度环控制部221输入的旋转速度控制相应的旋转速度进行旋转，将实际位置和实际速度作为编码器信号输出至伺服组件220的速度环控制部221和动作控制器210的指令波形生成部212。在图2的实施例中，根据电动机130的计数值(旋转次数和旋转角度)计算被驱动体的实际位置，基于所算出的实际位置计算实际速度。但是，也可以具有用于直接检测被驱动体的位置的位置检测装置，将该位置检测装置检测出的位置作为实际位置。接着，进一步说明本发明的电动机控制装置和电动机控制方法的一实施例。首先，如后述的图3所示，根据目标的加加速度JD、加速度AD、速度VD以及位置H)生成理想的指令波形。接着，如图4B的控制框图的处理所示，进行指令输出处理及指令波形重新生成处理。此时，对理想的指令波形(例如理想的加加速度波形)加上已加进偏差量的加加速度相加波形，进行指令波形重新生成处理。图3是用于说明由本发明的电动机控制装置的动作控制器中的理想波形生成部生成的指令波形的一实施例的图。图3的(a)是指令加加速度波形，图3的(b)是由指令加加速度波形生成的指令加速度波形，图3的(C)是由指令加速度波形生成的指令速度波形，图3的(d)是由指令加速度波形生成的指令位置。指令位置是指被驱动体的移动目的地的位置。另外，横轴是时间，图3的(a) 图3的(d)中，Jobj是目标加加速度，Aobj是目标加速度，Vob j是目标速度，Pob j是目标位置。在图3的(a)中，η是输出I脉 冲的指令波形的指令输出周期的次数，是8的倍数。如图3所示，驱动被驱动体的电动机进行加加速度控制自移动开始到最初的期间Tl被逐渐加速，在中间部的期间Τ2为恒定速度(期间Τ2)，在最终移动位置附近的期间Τ3，被逐渐减速为停止。在本实施例中，设为η是8的倍数，但也可以设定为在目标位置为正方向时，加力口速度指令值变化为正值、负值、负值、正值的波形，或者在目标位置为正方向时，加加速度指令值变化为正值、负值、正值的波形。这是由于在目标移动距离较短时，消除了加加速度指令值O的区间。首先，在图4Β中，读出预先生成的理想的指令波形(加加速度JD、加速度AD、速度VD以及位置H))。图4B是表示本发明的电动机控制装置的一实施例的构成的框图，是用于说明在本发明的电动机控制装置的动作控制器生成的指令波形的一实施例的图。图4A是用于说明本发明的电动机控制装置的一实施例的加加速度相加波形的图。在图4A中，K是脉冲宽度，JC是脉冲高度，χ是脉冲序号(I < χ < η，χ和η是自然数)。接着，在图4Β中，动作控制器210的理想波形生成部211将理想加加速度波形JD、理想加速度波形AD、理想速度波形VD及理想位置波形H)的脉冲分别作为理想的指令波形输出至指令波形生成部212的指令波形输入输出部410。另外，指令波形输入输出部410保存在前次的指令输出定时重新生成的指令加加速度波形JD’ I JD’ η、在前次的指令输出定时重新生成的指令波形中一个指令输出周期的各波形、即自跟前侧起依次为指令加速度波形AD’O AD’n、指令速度波形VD’O VD’n、以及指令位置波形PD’ O PD’ η。指令波形输入输出部410对指令波形生成部212的指令波形重新生成处理部420的减法器421及加法器423、424、425及426输出目标指令位置PD’O及分别在前次的定时下重新生成的指令加速度波形JD’ I JD’η、一个指令输出周期的自跟前侧起的指令加速度波形AD’ O AD’ η-I、一个指令输出周期的自跟前侧起的指令速度波形VD’ O VD’ η-I、以及一个指令输出周期的自跟前侧起的指令位置波形PD’ O PD，η-1。此时，指令波形生成部212的编码器信号计数器430根据电动机130的编码器计数值取得当前的实际位置ΡΑ0，并输出至减法器421。加法器421从当前的目标指令位置PD’ O减去当前的实际位置PAO算出偏差量Perr，并输出至加加速度相加波形生成部422。加加速度相加波形生成部422生成在η次指令输出周期后偏差量Perr终将成为“O”那样的加加速度波形Cl Cn。
例如，加加速度波形Cl Cn按如下的步骤(I) (3)生成。在下述中，设位置偏差目标补偿量为P (将Perr作为P直接使用)、指令输出周期为TC、偏差量补偿目标时间为TN、偏差量补偿目标指令输出周期为η次、加加速度波形的宽度为K、加加速度相加波形的大小为JC来进行说明。步骤(I):首先，如下所示，算出加加速度波形的宽度K。根据TN > (TCXn)，为了固定加加速度相加波形的形状，η设为8的倍数。即，设为TN > (TCX8XK)，加加速度波形的宽度KSK < (TN/(TCX8))。步骤⑵ 接着，根据下式算出加加速度相加波形的大小JC。JC = (1/8) X (P/K3XTC3)步骤⑶接着，生成加加速度相加波形Cl Cn。用于补偿偏差量的加加速度相加波形Cl Cn如下所示。其中，x表示I η的第X个波形。x/K ^ I 时，Cx = JCx/K < 2 时，Cx = Ox/K < 3 时，Cx = -JCx/K < 4 时，Cx = Ox/K < 5 时，Cx = -JCx/K < 6 时，Cx = Ox/K < 7 时，Cx = JCx/K < 8 时，Cx = O例如，K = I时，加加速度相加波形Cl Cn如下所示。Cl Cn = {JC，0，-JC,O, -JC,O, JC,0}BP, Cl = JC, C2 = O, C3 = -JC, C4 = O, C5 = -JC, C6 = O, C7 = JC, C8 = O。图5表不用于补偿偏差量P的加加速度相加波形的实施例。图5是表不实施本发明时的偏差量为I脉冲、2脉冲、4脉冲、8脉冲及16脉冲时各自的补偿用相加的加加速度波形、加速度波形以及速度波形的图。如图5所示，偏差量越大，加加速度波形的高度JC越大。接着，在图4B中，加加速度相加波形生成部422将加加速度相加波形Cl Cn输出至加法器423。加法器423将加加速度相加波形Cl Cn和在前次的定时生成的指令加加速度波形JD’ I JD’ η相加，重新生成η个指令输出周期的所有的指令加加速度波形JD” I JD”n，输出至加加速度限制部427和加法器424。例如，加法器423 的输出为 JD ”1 = JD ’ 1+C1、JD ”2 = JD，2+C2、JD ”3 = JD，3+C3、 、JD ” n = JD，n+Cn。加法器424将重新生成的指令加加速度波形JD” I JD” η和在前次的定时生成的一个指令输出周期的自跟前侧起的指令加速度波形AD’ O AD’ η-I相加，重新生成η个指令输出周期的所有的指令加速度波形AD” I AD”n，输出至加法器425和加加速度限制部 427。例如，加法器424 的输出为 AD”1 = AD’ 0+JD，，l、AD” 2 = AD’ 1+JD”2、AD” 3 =AD，2+JD”3、 、AD”n = AD’(n_l)+JD”n。加法器425将重新生成的指令加速度波形AD” I AD”η和在前次的定时生成的一个指令输出周期的自跟前侧起的指令速度波形VD’ O VD’ η-I相加，重新生成η个指令输出周期的所有的指令速度波形VD”1 VD”n，输出至加法器426和加加速度限制部427。例如，加法器425 的输出为 VD”1 = VD，0+AD”l、VD，，2 = VD，I+AD” 2、VD，，3 =VD，2+AD”3、 、VD”n = VD，(n_l)+AD”n。加法器426将重新生成的指令速度波形VD” I VD” η和在前次的定时生成的一 个指令输出周期的自跟前侧起的指令位置波形PD’ O PD’ η-I相加，重新生成η个指令输出周期的所有的指令位置波形H)” I PD”η来输出至加加速度限制部427。例如，加法器426 的输出为 PD” I = PD，0+VD”l、PD” 2 = PD，1+VD”2、PD” 3 =PD’ 2+VD”3、 、PD”n = PD’ (n-1)+VD^η加加速度限制部427使用图7确认重新生成的指令加加速度波形JD” I JD”n是否超过了上限(或下限)。图7是用于说明本发明的电动机控制装置及电动机控制方法的一实施例的加加速度上限下限确认处理动作的图。在图7中，加加速度上限Jmax和加加速度下限-Jmax是预先设定的。在图7中，加法器423对在前次的定时生成的指令加加速度波形JD’ I JD’ η加上虚线圆701内的加加速度相加波形。即，相加波形脉冲C1、C2、C3及C4被加到粗线表示的加加速度波形(指令加加速度波形JD” I JD”n)。此时，加加速度限制部427检测当前时刻的脉冲波形C1、C2、C3及C4是否在上限Jmax和下限-Jmax之间，判断是OK还是NG，分支输出。例如，检测在当前时刻波形C2是否小于上限Jmax (JD" I JD，，n < Jmax)。然后，若为否(NG)，则对指令波形复原部4210输出NG信息。若是0K，则检测在当前时刻波形C2是否大于下限Jmax (-Jmax < JD” I JD”n)。然后，若为否(NG)，则对指令波形复原部4210输出NG信息。若为0K，则对加速度限制部428输出指令加加速度波形JD” I JD”η、指令加速度波形AD” I AD”n、指令速度波形VD” I VD” η、指令位置波形PD” I PD” η。接着，在图4Β中，加速度限制部428与加加速度限制部427同样地检测在当前时刻的加速度波形是否小于上限Amax (AD"I AD”n < Amax)。然后，若是否(NG)，则对指令波形复原部4210输出NG信息。若是0K，则检测在当前时刻波形是否大于下限Amax (-Amax<AD”l AD”n)。然后，若是否(NG)，则对指令波形复原部4210输出NG信息。若是0K，则对速度限制部429输出指令加加速度波形JD”1 JD”n、指令加速度波形AD”1 AD”n、指令速度波形VD” I VD” η、指令位置波形PD” I PD” η。接着，在图4Β中，速度限制部429与加加速度限制部427同样地检测在当前时刻的速度波形是否小于上限Vmax (VD ” I VD ” η < Vmax)。然后，若为否(NG)，则对指令波形复原部4210输出NG信息。若为0Κ，则检测在当前时刻波形是否大于下限Vmax (-Vmax< VD"I VD”n)。然后，若为否(NG)，则对指令波形复原部4210输出NG信息。若为0K，则对指令波形输入输出部410输出指令加加速度波形JD”1 JD”n、指令加速度波形AD”1 AD”η、指令速度波形VD” I VD” η、指令位置波形PD” I PD” η。指令波形复原部4210在加加速度限制部427、加速度限制部428、或速度限制部429中任一被输入了 NG信息时，将前次的指令波形复原，留待全偏差量的补正直到下次指令输出(上限和下限的确认处理)。即，将复原了的前次的指令波形输出至指令波形输入输出部410。在上述实施例中，指令波形复原部4210复原了前次的指令波形，但也可以输出NG信息，指令波形输入输出部410根据NG信息将保存着的前次的指令波形作为当前的指令波 形。图4C表不指令波形输入输出部410复原时的一实施例。此后，在图4Β及图4C中，将重新生成的指令波形JD”1 JD”n、AD”1 AD”n、VD” I VD”n、PD” I PD”η作为新的指令波形保存。指令波形的速度指令值VD ”1从指令波形输入输出部410被输出至DAC213，DAC213将模拟变换后的速度指令值输出至伺服组件220。在图4Β中，DAC213将所输入的速度指令值VD”1变换为模拟值而输出至伺服组件220。伺服组件220根据所输入的模拟数据驱动电动机130旋转，并且将电动机130的旋转位置(及旋转速度)作为编码器信号而输出至指令波形生成部212。从电动机130输出的编码器信号被输入到指令波形生成部212的编码器信号计数器 430。编码器信号计数器430将以预定的循环计数的计数值PAtl输出至指令波形重新生成处理部420。在指令波形重新生成处理部420，加法器421在其减法输入端子输入编码器信号计数器430所输出的计数值PA。。伺服组件220按照所输入的速度指令值VD” I控制电动机130。图8表示重新生成所有指令波形的样子。图8是表示本发明的电动机控制装置及电动机控制方法中的补偿用的加加速度波形算出后的重新生成的指令波形的一实施例的图。横轴表示时间，纵轴表示脉冲高度。点划线分别表示补偿前的波形，在从当前时刻到在指令加加速度中加上了补偿用的加加速度波形的期间Tj之间以实线所示的波形控制电动机 130。其结果，电动机130旋转，能够利用该旋转来抑制在电动机高速旋转动作时对被驱动体行进方向的振动、偏差，实现稳定时间的缩短。另外，能够使电动机以理想的轨迹工作，而且能够始终监视当前位置，因此，容易使多个轴同步进行动作。在图8中，观察到实际位置波形比当前时刻向前错位。这表示相对于指令波形，直到当前时刻的错位(位置偏差)。实际上以非常短的指令输出周期的间隔持续补正，因此不会出现图8那样明显的错位。在图8中为了强调表现补正位置的样子，而使当前时刻的实际位置位于从指令波形错开一些的位置。图6是用于说明本发明的电动机控制方法的动作的一实施例的步骤的流程图。利用图6说明在指令输出周期定时生成指令加加速度波形JD”、指令加速度波形AD”、指令速度波形VD”及指令位置波形H)”的步骤。在步骤601，根据编码器计数值取得当前的实际位置ΡΑ0。在步骤602，根据实际位置PAO和当前的指令位置PD’ O算出偏差量Perr。
在步骤603，生成在η个指令输出周期后偏差量Perr终将成为“O”那样的加加速度波形Cl Cn。在步骤604，将加加速度相加波形Cl Cn与指令加加速度波形JD’ I JD’ η相力口，重新生成η个指令输出周期的所有的指令加加速度波形JD” I JD”n。在步骤605，根据一个指令输出周期的自跟前侧起的指令加速度波形AD’ O AD’n-Ι和重新生成的指令加加速度波形JD”1 JD”n，重新生成η个指令输出周期的所有的指令加速度波形AD” I AD”n。在步骤606，用与重新生成指令加速度波形AD”1 AD”n(步骤605)相同的方法，重新生成指令速度波形VD” I VD”n。在步骤607，用与重新生成指令加速度波形AD”1 AD”n (步骤605)或重新生成指令速度波形VD” I VD”n (步骤606)相同的方法，重新生成指令位置波形PD” I Η)”η。在步骤608，确认重新生成的加加速度波形JD”1 JD”n是否小于上限Jmax。在大于上限Jmax时，移至步骤612进行处理。在小于上限时，移至步骤609进行处理。在步骤609，确认重新生成的加速度波形AD”1 AD”n是否小于上限Amax。在大于上限Amax时，移至步骤612进行处理。在小于上限时，移至步骤610进行处理。在步骤610，确认重新生成的速度波形VD”1 VD”n是否小于上限Vmax。在大于上限Vmax时，移至步骤612进行处理。在小于上限时，移至步骤611进行处理。在步骤611，将重新生成的指令加加速度波形JD” I JD”n、指令加速度波形AD” I AD”η、指令速度波形VD” I VD” η及指令位置波形PD” I PD”η作为新的指令波形保存。在步骤613，从DAC312输出下次的速度指令值VD”1 VD”n，结束图6的处理，移
至下一指令输出周期定时的动作。在步骤612，用前次的指令波形复原重新生成指令波形，移至步骤613进行处理。即，使用前次的指令加加速度波形JD’ I JD’ η作为指令加加速度波形JD”1 JD”n。另夕卜，还使用前次的指令加速度波形AD’ I AD’n作为指令加速度波形AD”1 AD”n。还使用前次的指令速度波形VD’ I VD’ η作为指令速度波形VD”1 VD”n。另外,还使用前次的指令位置波形PD’ I PD’ η作为指令位置波形PD” I PD” η。以上，基于实施例详细说明了本发明。本发明能够适用于除旋转的电动机之外的实时监视器。具体而言，在图2中，伺服组件220的速度环控制部221根据从动作控制器210输入的速度指令值和从电动机130输入的编码器信号控制电动机130的移动速度。电动机130以与从伺服组件220的速度环控制部221输入的移动速度控制相应的移动速度进行移动，将实际位置和实际速度作为编码器信号输出至伺服组件220的速度环控制部221和动作控制器210的指令波形生成部212。在图2的实施例中，根据电动机130的计数值算出被驱动体的实际位置，基于所算出的实际位置算出实际速度。但是，也可以具有直接检测被驱动体位置的位置检测装置，将该位置检测装置检测出的位置作为实际位置。例如，在图4Β中，DAC213将所输入的速度指令值VD” I变换为模拟值输出至伺服 组件220。伺服组件220根据所输入的模拟数据驱动电动机130，并且将电动机130的移动位置(及移动速度)作为编码器信号输出至指令波形生成部212。
从电动机130输出的编码器信号被输入到指令波形生成部212的编码器信号计数器 430。编码器信号计数器430将在预定的循环计数的计数值PAtl输出至指令波形重新生成处理部420。在指令波形重新生成处理部420，加法器421在其减法输入端子输入编码器信号计数器430所输出的计数值PA。。图8表示重新生成所有指令波形的样子。图8是表示本发明的电动机控制装置及电动机控制方法中的补偿用的加加速度波形算出后的重新生成的指令波形的一实施例的图。横轴表示时间，纵轴表示脉冲高度。点划线分别表示补偿前的波形，在从当前时刻到指 令加加速度中加上了补偿用的加加速度波形的期间Tj之间以实线所示的波形控制电动机130。其结果，电动机130移动，能够利用该移动来抑制在电动机高速旋转动作时对被驱动体行进方向的振动、偏差，实现稳定时间的缩短。另外，能够使电动机以理想的轨迹工作，而且能够始终监视当前位置，因此，容易使多个轴同步进行动作。而且，对于具有编码器计数功能的电动机等所有电动机均能适用本发明。本发明不限于上述实施例，不言而喻，在本发明所属的技术领域，具有公知常识的技术人员基于本发明的思想和精神而对本发明做出修改或变更的发明，也包含在本发明的保护范围内。例如,在上述实施例中,指令波形输入输出部输出速度指令值来控制电动机。但是也可以代替速度指令值而输出加速度指令值来控制电动机。其结果，不仅可以进行位置控制，也可以进行负载控制。工业实用性本发明的伺服控制装置和伺服控制方法可以用于芯片焊接机等半导体制造装置。
权利要求
1.一种电动机控制装置，其利用伺服电动机驱动被驱动体来进行控制，其特征在于，包括 理想波形生成部，其生成加加速度、加速度、速度、以及位置的理想指令波形； 指令波形生成部，其读出上述理想指令波形，并重新生成目标指令位置、加加速度、力口速度、速度、以及位置的指令波形，且输出重新生成的速度的指令波形； 数模转换器，其将上述重新生成的速度的指令波形变换为模拟数据；以及 伺服电动机，其根据上述模拟数据的控制来进行驱动，并将实际位置作为编码器信号进行输出，其中， 上述指令波形生成部包括根据基于上述编码器信号的实际位置和上述目标指令位置来生成加加速度相加波形，并将所生成的上述加加速度相加波形与上述前次的指令加加速度波形进行相加来重新生成加加速度指令波形，并且重新生成指令加速度波形、指令速度波形以及指令位置波形的指令波形重新生成处理部；和保存上述生成的理想指令波形、上述重新生成加加速度指令波形、指令加速度波形、指令速度波形以及指令位置波形的指令波形输入输出部。
2.根据权利要求I所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述指令波形重新生成处理部具有加加速度相加波形生成部，该加加速度相加波形生成部根据基于上述编码器信号的实际位置与上述目标指令位置之差即偏差量来生成上述加加速度相加波形。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述指令波形重新生成处理部还包括加加速度限制部，当上述重新生成的指令加加速度波形大于预定的加加速度上限值或者小于加加速度下限值时，将NG信息输出至上述指令波形输入输出部， 上述指令波形输入输出部在被输入了上述NG信息的情况下，将在上述前次的定时重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形进行复原，并将复原后的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为重新生成的指令加加速度波形、指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形，将重新生成的上述指令速度波形输出给上述数模转换器。
4.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述指令波形重新生成处理部还包括加加速度限制部和指令波形复原部，其中，上述加加速度限制部在上述重新生成的指令加加速度波形大于预定的加加速度上限值或者小于加加速度下限值时输出NG信息，上述指令波形复原部在被输入上述NG信息时将在上述前次的定时重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形进行复原并将其输出至上述指令波形输入输出部， 上述指令波形输入输出部将复原后的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为重新生成的指令加加速度波形、指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形，并将重新生成的上述指令速度波形输出给上述数模转换器。
5.根据权利要求I所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述指令波形生成部将重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为在前次定时重新生成的指令波形来进行保存。
6.一种电动机控制装置的电动机控制方法，用伺服电动机驱动被驱动体来进行控制，其特征在于， 生成加加速度、加速度、速度、以及位置的理想指令波形；读出上述理想指令波形，重新生成目标指令位置、加加速度、加速度、速度、以及位置的指令波形，将重新生成的速度的指令波形作为模拟数据来进行输出；根据上述模拟数据的控制来驱动上述伺服电动机，将实际位置作为编码器信号来进行输出，根据基于上述编码器信号的实际位置和上述目标指令位置来生成加加速度相加波形，将所生成的上述加加速度相加波形与上述指令波形生成部在前次定时重新生成的指令加加速度波形进行相加来重新生成加加速度指令波形，并且重新生成指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形。
7.根据权利要求6所述的电动机控制方法，其特征在于，根据基于上述编码器信号的实际位置与上述目标指令位置之差即偏差量来生成上述加加速度相加波形。
8.根据权利要求7所述的电动机控制方法，其特征在于， 在上述重新生成的指令加加速度波形大于预定的加加速度上限值或者小于加加速度下限值时输出NG信息，在被输入上述NG信息时将在上述前次定时重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形进行复原，将复原后的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为重新生成的指令加加速度波形、指令加速度波形、指令速度波形、以及指令位置波形，将重新生成的上述指令速度波形作为模拟数据来进行输出，根据上述模拟数据的控制来驱动上述伺服电动机。
9.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于， 将上述重新生成的上述指令加加速度波形、上述指令加速度波形、上述指令速度波形、以及上述指令位置波形作为在前次定时重新生成的指令波形来进行保存。
全文摘要
本发明提供一种电动机控制装置和电动机控制方法，能够通过抑制动作中的相对行进方向的振动、偏差来缩短稳定时间。包括根据对行进方向的振动影响较大的加加速度数据生成指令波形的单元、和进行实时实际位置控制的单元，该实时实际位置控制是根据偏差量一边始终限制加加速度一边重新生成此后的指令波形，据此，可以抑制在电动机高速动作时对行进方向的振动、偏差。根据本发明，能够使电动机以理想的轨迹动作，而且能够始终监视当前的位置，因此容易使多个轴同步进行动作。
文档编号H02P29/00GK102647152SQ201110065009
公开日2012年8月22日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年2月18日
发明者木原正道, 楯充明, 石井康 申请人:株式会社日立高新技术仪器