定位控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种定位控制装置。
【背景技术】
[0002]W伺服电动机为代表的电动机使用在输送机械、半导体制造装置、电子部件安装 机、机器人等各种工业用机械的定位控制用驱动源中。为了抑制工业用机械的运行成本，需 要减小在电动机进行定位动作时的消耗电量即累计电力。
[0003] 为了削减消耗电量，考虑了下述方法，即，使用效率高的电动机、电源再生转换器 等设备，但存在运些设备价格高的问题。如果能够通过对定位控制用的指令值进行改进而 削减消耗电量，则能够低价地实现削减消耗电量，而无需引入新的设备。
[0004] 公开有下述技术，即，预先存储定位时间短但消耗电量大的定位控制用指令值、和 定位时间长但消耗电力小的定位控制用指令值，使得使用者能够对它们进行选择（例如， 参照专利文献1)。
[0005] 专利文献1 :日本特开平5-325446号公报
【发明内容】
[0006] 作为定位动作，为了使机械负载从某个位置移动至其他位置，而伴随着加速动作 和减速动作。在进行加速动作时，电动机消耗电力，相反地，在进行减速动作时，电动机变为 发电状态，通常产生再生电力。例如，如伺服放大器那样，大多在用于驱动电动机的电动机 驱动设备中设置再生电阻和再生晶体管。在运种结构的情况下，如果产生再生电力，则一部 分会被再生电阻消耗，但并非是所产生的全部再生电力都被再生电阻消耗，一部分会残留 在电动机驱动设备内，在下一次定位动作中使用。如果考虑电动机驱动时的消耗电量，则该 再生电力是重要的要素，现有技术没有考虑该再生电力，因此存在消耗电量的减小不充分 的课题。
[0007] 本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于得到减小定位动作时的消耗电量 的定位控制装置。
[0008] 为了解决上述课题并实现目的，本发明是一种定位控制装置，其具有放大器部和 指令生成部，其中，该放大器部具有：转换器，其对交流电源进行整流而向母线间输出；平 滑电容器，其对所述转换器的输出进行平滑化而生成母线电压；再生电阻及再生晶体管，它 们连接在所述母线间；W及逆变器，其供给对电动机进行驱动的驱动电流，该指令生成部基 于指令速度及指令加速度的模式信息即指令模式，生成与所述电动机连接的机械负载的定 位控制用的位置指令值，该定位控制装置的特征在于，所述逆变器连接在所述母线间，基于 所述位置指令值而供给所述驱动电流，所述指令生成部求出在定位动作的开始前根据所述 指令模式而预测的再生电量预测值、和在所述平滑电容器中可蓄积的能量值，基于两者的 对比结果，决定在所述定位动作中是否使用基于所述指令模式的所述位置指令值。
[0009] 发明的效果
[0010] 根据本发明所设及的定位控制装置，具有下述效果，即，减小使用电动机对机械负 载进行定位控制时的消耗电量。
【附图说明】
[0011] 图1是表示本发明的实施方式1所设及的定位控制装置的整体结构的框图。
[0012] 图2是表示本发明的实施方式1所设及的指令生成部的处理流程的流程图。
[0013] 图3是表示由本发明的实施方式1所设及的基准指令模式（pattern)规定的指令 速度和指令加速度的例子的图。
[0014] 图4是表示由本发明的实施方式1所设及的另一个基准指令模式规定的指令速度 和指令加速度的例子的图。
[0015] 图5是表示由本发明的实施方式1所设及的再一个基准指令模式规定的指令速度 和指令加速度的例子的图。
[0016] 图6是表示本发明的实施方式1所设及的、电动机的峰值速度变为最小的指令速 度和指令加速度的波形的图。
[0017] 图7是表示本发明的实施方式1所设及的进行了定位动作时的电动机速度与放大 器部的母线电压之间的关系的典型例子的图。
[0018] 图8是表示本发明的实施方式2所设及的定位控制装置的整体结构的框图。
[0019] 图9是表示本发明的实施方式2所设及的指令生成部的处理流程的流程图。
[0020] 图10是表示在本发明的实施方式2中进行了没有恒定速度动作的定位动作时的 速度和母线电压之间的关系的图。
[0021] 图11是表示在本发明的实施方式2中在机械负载的摩擦比较大的情况下，进行了 定位动作时的速度和母线电压之间的关系的图。
[0022] 图12是表示本发明的实施方式3所设及的定位控制装置的整体结构的框图。
[0023] 图13是表示本发明的实施方式3所设及的指令生成部的处理流程的流程图。
[0024] 图14是表示本发明的实施方式3所设及的多次间歇性进行了定位动作时的电动 机速度和母线电压之间的关系的图。
[00巧]图15是表示本发明的实施方式4所设及的定位控制装置的整体结构的框图。
[0026] 图16是表示本发明的实施方式4所设及的指令生成部的处理流程的流程图。
[0027] 图17是表示本发明的实施方式4所设及的在加速动作时加速度逐渐减小，在减速 开始时减速度逐渐增加的指令模式的例子的图。
[0028] 图18是表示本发明的实施方式4所设及的在加速开始时加速度在预定的期间维 持恒定加速度，然后加速度逐渐减小，在转变为减速之后减速度逐渐增加，然后减速度在预 定的期间维持恒定减速度的指令模式的例子的图。
[0029]图19是表示本发明的实施方式4所设及的在加速开始时加速度逐渐减小，在减速 开始时减速度逐渐增加的指令模式的图。
[0030]图20是表示本发明的实施方式4所设及的在加速开始时加速度逐渐增加，在减速 开始时减速度逐渐减小的指令模式的图。
[0031]图21是表示本发明的实施方式4所设及的加速度在加速动作中及减速动作中恒 定的指令模式的图。
【具体实施方式】
[0032] 下面，基于附图详细说明本发明所设及的定位控制装置的实施方式。此外，本发明 并不限定于本实施方式。
[003引实施方式1.
[0034]图1是表示本发明的实施方式1所设及的定位控制装置的整体结构的框图。图1 中示出了电动机1、编码器2、滚珠丝杠3、定位头4、联轴器5、放大器部7、指令生成部10及 交流电源21。例如，滚珠丝杠3、定位头4、联轴器5等是与电动机1连接的机械负载。
[0035] 放大器部7从指令生成部10接收指令模式即定位控制指令值11，并W追随指令值 的方式，对电动机1供给电流14。放大器部7具有伺服控制部12、转换器部22、平滑电容器 23、再生电阻24、再生晶体管25及逆变器部26。再生电阻24及再生晶体管25与平滑电容 器23并联地连接在母线间。再生晶体管25是为了使再生电阻24通电而设置的。
[0036] 电动机1由来自放大器部7的电流14进行驱动，成为定位控制的驱动源。与电动 机1连接的编码器2对电动机1的位置及速度进行检测，并将检测信息13即电动机位置及 速度信息输出。滚珠丝杠3通过联轴器5与电动机1连接。电动机1的旋转运动通过滚珠 丝杠3而变换为平移运动，固定于滚珠丝杠3处的定位头4的运动受到控制。
[0037] 在图1所示的例子中，由滚珠丝杠3、定位头4及联轴器5构成机械负载。此外， 在图1中，示出了利用滚珠丝杠3而对机械负载进行定位控制的例子，但本发明并不限定于 此，也可W采用同步带、齿条齿轮等其他结构，还可W将多个运些机构组合而实现机械负载 的定位控制。
[0038] 交流电源21对放大器部7供给交流电力。在放大器部7中，基于所供给的交流电 力，W下述方式对电动机1供给电流14。连接有交流电源21的转换器部22,对从交流电源 21供给的交流电力进行整流，并向母线间输出。转换器部22例如利用二极管堆而实现。受 到了整流的交流电力成为利用平滑电容器23进行平滑化后的直流电源，由此在母线间生 成母线电压。
[0039] 如果在电动机1动作过程中母线电压过度地上升，则再生晶体管25导通（ON)，使 再生电阻24消耗再生电力，而使母线电压降低。逆变器部26进行脉宽调制（PWM:pulse wi化hmo化lation)，基于后述的电压指令15,将用于W追随指令值的方式驱动电动机1的 电流14供给至电动机1。
[0040] 伺服控制部12W使得电动机1的位置追随定位控制用的定位指令值即位置指令 信号11的方式，对电压指令15进行计算。电动机1的位置作为由编码器2输出的电动机 检测信息13而赋予至伺服控制部12。作为对电压指令15进行计算的具体例，能够举出基 于位置指令11和电动机位置13而构成反馈控制的例子，但并不限定于此，也可W并用前馈 控制。放大器部7的具体例可W是伺服放大器、通用逆变器等。
[0041] 指令生成部10生成定位控制用的位置指令值11，并向放大器部7输出，是本实施 方式的起到中屯、作用的结构要素。指令生成部10基于定位控制时的移动量D、从定位开始 至结束为止的时间即移动时间T、定位控制时所容许的最大的加速度即最大加速度Am。、等 定位动作规格信息、可动部分惯量J、平滑电容器23的电容C、后述的基准指令模式信息及 对定位开始的定时进行规定的指令起动信号，生成位置指令值。
[0042] 运里，可动部分惯量J是指伴随电动机I的旋转而可动的部分的惯量合计值。在 图1中，成为将电动机1的转子部分惯量与定位头4、滚珠丝杠3及联轴器5的惯量合计而 得到的值。另外，作为指令起动信号的具体例，能够举出由导通及截止（OF巧构成，并在从 截止切换为导通的瞬间开始位置指令值的生成的例子，管理机械的动作顺序的可编程逻辑 控制器等生成指令起动信号，将该指令起动信号赋予至指令生成部10。
[0043] 移动量D、移动时间T、最大加速度Am。,的信息能够W作为点表格而预先登记在指 令生成部10内的运种形式进行存储，也能够W从可编程逻辑控制器与定位起动信号同时 地对运些信息进行接收的形式给出。另外，假设可动部分惯量J及平滑电容器23的电容C 的信息预先存储在指令生成部10中。
[0044]图2是表示在本发明的实施方式1中起到中屯、作用的指令生成部10的处理流程 的流程图。W下说明图2的处理流程。
[0045] 在步骤SlOl中，对是否是应当开始定位控制的定时进行监视。具体而言，对定位 起动信号从截止切换至接通的定时进行监视。在判断为不是应当开始定位控制的定时的 情况下（步骤SlOl:No)，则继续进行监视，在判断为应当开始定位的情况下（步骤SlOl : Yes)，进入步骤S102。
[0046] 在步骤S102中，获取定位动作规格信息及基准指令模式信息。运里，定位动作规 格信息是指构成定位指令值所需的信息，具体例为移动量D、移动时间T、最大加速度Am。、。 运里，移动时间表示机械负载从停止状态起开始移动、结束移动并再次变为停止状态所需 要的时间，最大