电机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机控制装置。
【背景技术】
[0002]存在一种机床，其具有利用滚珠丝杠而直线移动的工作台。滚珠丝杠通过联轴器安装于电机的输出轴。如果电机转动，则工作台直线移动。
[0003]联轴器具有刚性。机床受到联轴器的刚性的影响而共振。机床共振对机床的控制特性产生不良影响。因此，使控制机床的动作的转矩指令通过陷波滤波器。利用通过陷波滤波器的转矩指令控制机床的动作，从而抑制共振的产生。
[0004]机床等机械系统在刚性等物理特性方面存在偏差。如果上述偏差较大，则共振频率大幅变化，所以难以利用通常的陷波滤波器来抑制共振。为了即使共振频率大幅变化也能够抑制共振，开发了一种自适应陷波滤波器。自适应陷波滤波器估计共振频率，自动地设定陷波滤波器的频率。
[0005]但是，由于共振频率从基准值大幅偏移时，可以认为机械系统产生了某种异常，所以如果在该状态下持续进行作业则产生问题。例如因设备未正确组装而导致固定部松动时，由于共振频率下降，所以自适应陷波滤波器的估计频率下降。如果估计频率下降，则由于自适应陷波滤波器的相位延迟，产生速度控制响应的峰值增加等与控制特性相关的不良影响。因此，加工精度下降或节拍时间增加。其结果，不仅生产效率恶化，在极端的情况下，对设备自身也产生不良影响。
[0006]作为检测设备异常的技术具有以下各种技术:利用外部传感器检测异常的技术、根据电机电流检测异常的技术以及根据电机位置检测异常的技术等。
[0007]例如日本专利公开公报特开2002-22617号记载了利用外部传感器检测异常的技术。在该文献记载的技术中，利用设置在轴承部上的加速度计，测量轴承部的振动加速度。通过对测量出的振动加速度进行FFT(高速傅里叶变换)处理，抽出振动产生频率的信号。由此，检测出异常。
[0008]例如日本专利公开公报特开平11-83686号记载了根据电机电流检测异常的技术。在该文献记载的技术中，对驱动机械设备的电动机的负载电流信号(电源频率及其高频的频率)进行频谱分析。根据频谱分析的结果，计算用于识别机械设备异常的诊断参数。对计算出的诊断参数和每个诊断对象的机械设备预先设定的判断基准值进行比较。当计算出的诊断参数大于判断基准值时，判断机械设备异常。
[0009]例如日本专利公开公报特开2013-81282号记载了根据电机位置检测异常的技术。在该文献记载的技术中，伺服系统包括电机、检测电机位置的位置检测器、驱动电机的伺服驱动器和控制伺服驱动器的伺服控制器。在上述伺服系统中，检测出由电机驱动的被驱动部的异常。即，系统具有输入部、频率转换部和比较判断部。输入部从位置检测器取得电机的位置信息。频率转换部对电机以大体固定速度转动时的电机的位置信息进行频率转换。比较判断部对由频率转换得到的预定频率中的振幅和用于判断被驱动部异常的阈值进行比较。基于具有比阈值大的振幅的频率，检测出被驱动部的异常部位。
[0010]但是，在日本专利公开公报特开2002-22617号、日本专利公开公报特开平11-83686号和日本专利公开公报特开2013-81282号记载的技术中，存在以下问题。
[0011]在日本专利公开公报特开2002-22617号的技术中，需要在轴承部上设置加速度计。此外，需要对测量出的信号进行复杂的运算处理。因此，存在成本增加的问题。
[0012]在日本专利公开公报特开平11-83686号的技术中，利用电机的负载电流信号检测设备异常。因此，存在以下问题:只能以特定的转动速度检测异常，所述特定的转动速度下，电动机的电源频率及其高频的频率与机械系统的共振频率一致。
[0013]在日本专利公开公报特开2013-81282号的技术中，当检测异常时，需要使电机以大体固定速度转动。因此，存在以下问题:基于来自控制器的指令进行加减速运转时不能准确地检测出异常。此外，在利用高速傅里叶变换或小波变换进行的频率变换中，由于利用软件进行的处理量变大，所以需要使用能够进行高速处理的CPU。因此，存在电机控制装置成本增加的问题。
【发明内容】
[0014]本发明用于解决上述的现有技术的问题。本发明的一个目的在于提供一种如下的能够在电机运转中检测设备异常的电机控制装置。上述电机控制装置不需要为了检测异常而设置特别的传感器、检测异常时不会限制电机的转动速度或运转模式以及不需要在检测异常时进行复杂的运算处理，并且能够将对控制特性产生的不良影响抑制在一定范围内。
[0015]为了实现上述目的，本发明一种实施方式的电机控制装置包括:速度控制器，基于速度指令和速度反馈之间的偏差，生成第一转矩指令；转矩指令陷波滤波器，通过从所述第一转矩指令去除设备的共振频率的信号成分，而生成第二转矩指令；电力转换器，基于所述第二转矩指令驱动电机，所述电机驱动所述设备；共振频率估计器，通过基于所述速度反馈估计所述设备的共振频率，而生成估计共振频率；以及设备异常检测部，基于所述估计共振频率来检测设备异常。
[0016]按照具有上述结构的电机控制装置，不需要为了检测设备异常而设置特别的传感器、在设备异常检测时不会限制电机的转动速度或运转模式以及不需要在设备异常检测时进行复杂的运算处理，并且可以将对控制特性产生的不良影响抑制在一定范围内。
【附图说明】
[0017]图1是本实施方式的电机控制装置的框图。
[0018]图2是用于说明本实施方式的电机控制装置的动作的坐标图。
[0019]附图标记说明
[0020]100电机控制装置
[0021]105速度计算器
[0022]110速度控制器
[0023]115转矩指令陷波滤波器
[0024]120转矩控制器
[0025]125电力转换器
[0026]130高通滤波器
[0027]135共振频率估计器
[0028]150设备异常检测部
[0029]155上限检测器
[0030]160下限检测器
[0031]165、170持续状态确认器
[0032]175 OR 电路
[0033]180 开关
[0034]185初始动作检测器
【具体实施方式】
[0035]以下基于附图，对本发明实施方式的电机控制装置进行说明。图1是本实施方式的电机控制装置的框图。
[0036][电机控制装置的构成]
[0037]电机控制装置100具有速度计算器105、速度控制器110、转矩指令陷波滤波器115、转矩控制器120、电力转换器125、高通滤波器130、共振频率估计器135和设备异常检测部150。
[0038]电机控制装置100与电机200电连接。电机200与设备300以机械方式连接并驱动设备300。编码器210与电机200以机械方式连接。编码器210输出与电机200的位置相关的信号(电机位置)。
[0039]速度计算器105取得从编码器210输出的电机位置，并且通过对上述电机位置进行微分，生成并输出速度反馈。速度控制器110取得从未图示的控制器输出的速度指令和速度反馈之间的偏差，并且基于上述偏差生成并输出第一转矩指令。转矩指令陷波滤波器115取得第一转矩指令，并且通过从上述第一转矩指令去除设备300的共振频率的信号成分，生成并输出第二转矩指令。设定于转矩指令陷波滤波器115的共振频率是由共振频率估计器135估计出的设备300的共振频率(估计共振频率)。S卩，转矩指令陷波滤波器115通过从第一转矩指令去除估计共振频率的信号成分，而生成第二转矩指令。
[0040]转矩控制器120取得第二转矩指令，并且输出信号(电机驱动信号)，该信号用于使与上述第二转矩指令对应的转矩向电机200输出。电力转换器125取得上述电机驱动信号。电力转换器125基于上述电机驱动信号生成电压和电流并向电机200供给，上述电压和电流用于使与第二转矩指令对应的转矩向电机200输出。即，电力转换器基于第二转矩指令驱动电机200，该电机200驱动设备300。
[0041]高通滤波器130取得速度反馈，并且使包含在速度反馈中的高频成分的信号(高频反馈信号)通过，另一方面，使上述高频成分以外的频率成分的信号衰减。通过高通滤波器130的高频反馈信号的频率高于速度控制器110的响应频率。S卩，高通滤波器130使包含在速度反馈中的高频成分的信号通过，并且使上述高频成分以外的频率成分的信号衰减，该高频成分的信号具有比速度控制器110的响应频率高的频率。
[0042]共振频率估计器135基于高频反馈信号，估计设备300的共振频率。在转矩指令陷波滤波器115中设定由共振频率估计器135估计出的设备300的共振频率(估计共振频率)。设备异常检测部150基于估计共振频率来检测设备300的异常。因此，共振频率估计器135和设备异常检测部150作为检测设备300异常的传感器发挥功能。
[0043]设备异常检测部