电动机控制装置的制作方法

专利名称：电动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机控制装置，特别涉及一种对伺服电动机进行位置控制时的加速/减速控制。
背景技术：
在对伺服电动机进行加速/减速控制的情况下，有时伴随着向逆变器输入的输入电压降低而驱动扭矩不足，引起伺服电动机在加速/减速时的过调或欠调。因此，提出了一种通过与由于输入电压降低而产生的驱动扭矩的不足量相应地延长加速/减速时间，从而解决在加速/减速时的过调或欠调等问题的方法(专利文献1)。另外，提出了一种通过与逆变器部的直流母线电压或交流输入电压相应地对位置控制装置中的进给单位量及加速/减速单位量进行校正，从而实现在追随位置指令值的同时减少定位时间的方法(专利文献2)。专利文献1 日本特开昭58-54894号公报专利文献2 日本特开平10-337088号公报

发明内容
但是，根据上述现有专利文献1的技术，通过延长加速/减速时间常数，从而减少由于扭矩不足量导致的加速/减速时的过调或欠调。由此存在下述问题，即，由伺服电动机进行刀具等定位的时间变长，使用由伺服电动机进行定位的刀具的加工时间延长。另外，根据上述现有专利文献2的技术，由于伴随着输入电压降低而使进给单位量或加速/减速单位量减少，其结果，加速/减速时间常数延长。因此，存在下述问题，即， 由伺服电动机进行刀具等定位的时间变长，使用由伺服电动机进行定位的刀具的加工时间延长。本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，得到一种电动机控制装置，其即使在输入电压降低的情况下，也可以抑制加速/减速时间的增加，同时减少加速/减速时的过调或欠调。为了解决上述课题，达到目的，本发明的电动机控制装置的特征在于，具有加速 /减速参数组设定部，其针对每一个输入电压设定加速/减速参数组，其中，所述加速/减速参数组对加速率进行指定，使得在伺服电动机的低转速区域中加速率与高转速区域相比变大；加速/减速参数组选择部，其基于向驱动所述伺服电动机的驱动部输入的输入电压，选择由所述加速/减速参数组设定部所设定的加速/减速参数组；以及加速/减速指令部，其基于由所述加速/减速参数组选择部所选择的加速/减速参数组，以使得加速/减速时的负载扭矩曲线落在所述伺服电动机的扭矩特性内的方式生成加速/减速模型(pattern)。发明的效果 根据本发明，实现下述效果，即，即使在输入电压降低的情况下，也可以在抑制加速/减速时间增加的同时，减少加速/减速时的过调或欠调。


图1是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施例1的概略结构的框图。图2是表示由图1的加速/减速参数组设定部110所设定的加速/减速参数组的一个例子的图。图3-1是表示由图1的加速/减速指令部113所生成的加速/减速模型的一个例子的图。图3-2是表示由图1的加速/减速指令部113所生成的速度模型的一个例子的图。图4是表示根据加速/减速参数组Pl Pn得到的负载扭矩曲线和伺服电动机的扭矩特性之间的关系的图。图5是表示通过图1的加速/减速指令部113生成加速/减速模型的生成方法的一个例子的图。图6是表示针对每一个输入电压而设定的加速/减速参数组的数值例的图。图7-1是表示根据图6的加速/减速参数组生成的加速/减速模型的图。图7-2是表示根据图7-1的加速/减速模型生成的速度模型的图。标号的说明10驱动部11伺服电动机100电动机控制装置Pl Pn加速/减速参数组110加速/减速参数组设定部111输入电压测量部112加速/减速参数组选择部113加速/减速指令部114非易失性存储器115易失性存储器121梯形图程序122输入电压值123参数组序号
具体实施例方式下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的电动机控制装置的实施例。此外，本发明并不被该实施例所限定。实施例1图1是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施例1的概略结构的框图。在图 1中，电动机控制装置100设置有加速/减速参数组设定部110、输入电压测量部111、加速 /减速参数组选择部112、加速/减速指令部113、非易失性存储器114以及易失性存储器 115。并且，电动机控制装置100与对伺服电动机11进行驱动的驱动部10连接。此外，作为非易失性存储器114可以使用例如快闪存储器或EEPROM等。另外，作为易失性存储器115可以使用例如DRAM或SRAM等。另外，作为驱动部10可以使用例如逆
变器等。在这里，加速/减速参数组设定部110可以将输入至加速/减速参数组设定部110 的多个加速/减速参数组Pl Pn，存储在非易失性存储器114中。图2是表示由图1的加速/减速参数组设定部110所设定的加速/减速参数组 Pl Pn的一个例子的图。在图2中，加速/减速参数组Pl Pn中可以分别包含例如快速进给速度vs、额定速度vk、直至额定速度vk为止的加速时间tk、相对于最大加速度am的加速率ra。并且，作为加速/减速参数组Pl Pn，可以针对每一个输入电压Vi，设定快速进给速度vs、额定速度vk、直至额定速度vk为止的加速时间tk、相对于最大加速度am的加速率ra。此外，如果将达到快速进给速度vs时的加速度设为as，则相对于最大加速度am的加速率ra可以由ra = as/am给出。另外，加速/减速参数组Pl Pn可以设定为，在伺服电动机11的低转速区域中， 加速率ra与高转速区域相比增加。即，可以在驱动扭矩具有富裕量的低转速区域中，使伺服电动机11的加速率ra增加，在驱动扭矩不足的高转速区域中，使加速率ra减小。另外，在图1中，输入电压测量部111可以测量向驱动部10输入的输入电压Vi。 此外，作为输入电压Vi，可以采用作为驱动部10使用的逆变器的直流母线电压或交流输入电压。加速/减速参数组选择部112可以基于由输入电压测量部111测量出的输入电压 Vi，对由加速/减速参数组设定部110所设定的加速/减速参数组Pl Pn进行选择。加速/减速指令部113可以基于由加速/减速参数组选择部112所选择的加速/减速参数组 Pl Pn，生成加速/减速模型，使驱动部10进行伺服电动机11的加速/减速。在这里，加速/减速指令部113以使得加速/减速时的负载扭矩曲线落在伺服电动机11的扭矩特性内的方式生成加速/减速模型。另外，加速/减速指令部113可以在加速/减速模型中，直至伺服电动机11的额定速度vk为止将加速度设定为固定，从额定速度vk至快速进给速度 vs为止，使加速度分阶段降低，以达到由加速/减速参数组Pl Pn所指定的加速率ra。另外，在非易失性存储器114中，可以存储由加速/减速参数组设定部110所设定的加速/减速参数组Pl Pn，并且可以存储对加速/减速参数组Pl Pn的选择方法进行指定的梯形图程序121。此外，梯形图程序121可以使加速/减速参数组选择部112选择加速/减速参数组Pl Pn，以相对于输入电压Vi具有余量而生成加速/减速模型。另外，在易失性存储器115中，可以存储与由输入电压测量部111所测量的输入电压Vi的值相对应的输入电压值122，并且存储对由加速/减速参数组选择部112所选择的加速/减速参数组Pl Pn进行确定的参数组序号123。并且，如果将加速/减速参数组Pl Pn输入至加速/减速参数组设定部110，则加速/减速参数组设定部110将加速/减速参数组Pl Pn存储在非易失性存储器114中。 并且，输入电压测量部111对向驱动部10输入的输入电压Vi进行测量，将其测量结果利用平均滤波器进行平均化，从而计算输入电压值122，并将其存储在易失性存储器115中，并且向加速/减速参数组选择部112输出。并且，如果计算出输入电压值122，则加速/减速参数组选择部112将输入电压值 122和额定电压(例如200V)进行比较，由此计算产生了何种程度的输入电压Vi降低。然后，加速/减速参数组选择部112选择与输入电压Vi降低的比例对应的加速/减速参数组Pl Pn，将用于确定该加速/减速参数组Pl Pn的参数组序号123存储在易失性存储器 115 中。然后，加速/减速指令部113从非易失性存储器114读取根据参数组序号123确定的加速/减速参数组Pl Pn，基于该加速/减速参数组Pl Pn生成加速/减速模型。 并且，加速/减速指令部113根据该加速/减速模型生成加速模型R，并将该加速模型R向驱动部10输出。然后，驱动部10对施加在伺服电动机11上的电压进行控制，以使得伺服电动机11的转速接近由加速模型R所指定的速度，从而进行伺服电动机11的加速/减速。在这里，加速/减速指令部113通过基于与输入电压Vi对应的加速/减速参数组 Pl Pn而生成加速/减速模型，并且以使得在伺服电动机11的低转速区域中，加速率ra 与高转速区域相比变大的方式设定加速/减速参数组Pl Pn，从而即使在输入电压Vi降低的情况下，也可以使得加速/减速时的负载扭矩曲线落在伺服电动机11的扭矩特性内， 同时最大限度地有效应用伺服电动机11的输出扭矩，可以在抑制加速/减速时间增加的同时减少加速/减速时的过调或欠调。另一方面，如果梯形图程序121被启动，则梯形图程序121向加速/减速参数组选择部112进行指示，以选择与低于输入电压Vi的电压相对应的加速/减速参数组Pl Pn。 然后，加速/减速参数组选择部112如果接收到来自梯形图程序121的指示，则选择与低于当前输入电压Vi的电压相对应的加速/减速参数组Pl 1 ，并将用于确定该加速/减速参数组Pl Pn的参数组序号123存储在易失性存储器115中。然后，加速/减速指令部 113从非易失性存储器114读取根据参数组序号123确定的加速/减速参数组Pl Pn，基于该加速/减速参数组Pl Pn生成加速/减速模型，从而可以使加速/减速模型相对于当前的输入电压Vi具有余量。图3-1是表示由图1的加速/减速指令部113所生成的加速/减速模型的一个例子的图。在图3-1中，如果通过加速/减速参数组Pl Pn而给定快速进给速度vs、额定速度vk以及相对于最大加速度am的加速率ra，则可以通过将最大加速度am乘以加速率ra， 求出达到快速进给速度vs时的加速度(以下也称为最小加速度)as。并且，加速/减速指令部113以下述方式生成加速/减速模型，即，直至达到额定速度vk为止将加速度维持为最大加速度am，从额定速度vk至快速进给速度vs为止，使加速度分阶段降低至最小加速度 as，通过这样生成加速/减速模型，可以在驱动扭矩具有富裕量的低转速区域中增加加速/ 减速率，在驱动扭矩不足的高转速区域中减小加速/减速率。在这里，在从额定速度vk至快速进给速度vs为止，使加速度从最大加速度am分阶段降低至最小加速度as的情况下，可以引出一条从额定速度vk处的最大加速度am至快速进给速度vs处的最小加速度as为止的直线，使加速度沿该直线分阶段降低。 图3-2是表示由图1的加速/减速指令部113所生成的速度模型的一个例子的图。 在图3-2中，图1的加速/减速指令部113如果生成了图3-1的加速/减速模型，则可以根据该加速/减速模型生成速度模型，并向驱动部10输出。在这里，在图3-2的速度模型中， 直至额定速度vk为止的加速时间tk的期间内，速度直线增加，在从这里直至快速进给速度 vs为止的加速时间ts的期间内，速度的直线斜率逐渐减小。 图4是表示根据加速/减速参数组Pl Pn得到的负载扭矩曲线和伺服电动机的扭矩特性之间的关系的图。在图4中，在直至快速进给速度vs为止使加速度固定的加速/减速処理中，如果输入电压Vi降低，则在高转速区域中，负载扭矩曲线RtO无法落在伺服电动机11的扭矩特性肚内，因此，产生加速/减速时的过调或欠调。与此相对，通过将加速/减速参数组Pl Pn设定为，在低转速区域中加速率ra 增加，在高转速区域中加速率ra减小，从而可以生成在高转速区域中也落在伺服电动机11 的扭矩特性肚内的负载扭矩曲线Rtl，并且可以使低转速区域中的速度的上升率增加，可以抑制加速时间的增加。图5是表示由图1的加速/减速指令部113生成加速/减速模型的生成方法的一个例子的图。在图5中，根据加速/减速参数组Pl Pn，例如将相对于最大加速度am的加速率ra设定为58 %。并且，如果假定从额定速度vk至快速进给速度vs为止，以最大加速度am 的10%为单位使加速度分阶段地降低，则加速/减速指令部113通过进行(100-58)/10+1 =5这样的计算而求出阶段数，从而执行5个阶段的加速/减速处理。通常，如果将各阶段中的加速度的降低率设为D )，则从额定速度vk至快速进给速度vs为止的加速度的阶段数S可以根据下述算式求出。S = (100-ra)/D+l图6是表示针对每一个输入电压所设定的加速/减速参数组的数值例的图。在图 6中，如果例如将输入电压值122相对于额定电压的降低率为0%的情况下的加速/减速参数组设为P1，将输入电压值122相对于额定电压的降低率为10%的情况下的加速/减速参数组设为P2，则针对加速/减速参数组PI、P2，分别设定快速进给速度vs、额定速度vk、直至额定速度vk为止的加速时间tk、相对于最大加速度am的加速率ra。并且，图1的加速/减速参数组选择部112在输入电压值122的降低率为0%的情况下，选择加速/减速参数组P1，将用于确定该加速/减速参数组Pl的参数组序号123存储在易失性存储器115中。另外，图1的加速/减速参数组选择部112在输入电压值122 的降低率为10%的情况下，选择加速/减速参数组P2，将用于确定该加速/减速参数组P2 的参数组序号123存储在易失性存储器115中。图7-1是表示根据图6的加速/减速参数组生成的加速/减速模型的图。在图 7-1中，如果将用于确定图6的加速/减速参数组Pl的参数组序号123存储在易失性存储器115中，则加速/减速指令部113从非易失性存储器114读取由参数组序号123所确定的加速/减速参数组Pl。并且，加速/减速指令部113根据加速/减速参数组Pl计算使加速度分阶段降低时的阶段数(在此情况下为7)，并基于该加速/减速参数组Pl而生成加速 /减速模型Ql。另外，如果将用于确定图6的加速/减速参数组P2的参数组序号123存储在易失性存储器115中，则加速/减速指令部113从非易失性存储器114读取由参数组序号123 所确定的加速/减速参数组P2。并且，加速/减速指令部113根据加速/减速参数组P2计算使加速度分阶段降低时的阶段数(在此情况下为6)，并基于该加速/减速参数组P2而生成加速/减速模型Q2。图7-2是表示根据图7-1的加速/减速模型生成的速度模型的图。在图7-2中， 在输入电压Vi的降低率为0%的情况下，如果加速/减速指令部113生成了加速/减速模型Ql，则根据该加速/减速模型Ql生成加速模型R1，并向图1的驱动部10输出。并且，驱动部10如果从加速/减速指令部113接收到加速模型Rl，则驱动伺服电动机11，使其与由加速模型Rl所给定的速度一致。另外，在输入电压Vi的降低率为10%的情况下，如果加速/减速指令部113生成了加速/减速模型Q2，则根据该加速/减速模型Q2生成加速模型R2，并向图1的驱动部10 输出。并且，驱动部10如果从加速/减速指令部113接收到加速模型R2，则驱动伺服电动机11，使其与由加速模型R2所给定的速度一致。此外，在图6的例子中，针对输入电压值 122的降低率为0%以及10%的情况下的加速/减速参数组P1、P2的设定方法进行了说明， 但在输入电压值122的降低率为5 %或20 %等其它情况下，也可以设定加速/减速参数组。实施例2在上述实施例1中，针对将输入电压测量部111设置在电动机控制装置100内部的方法进行了说明，但也可以将输入电压测量部111设置在电动机控制装置100的外部，例如也可以设置在驱动部10中。工业实用性如上所述，本发明所涉及的电动机控制装置适用于下述方法中，即，通过基于加速 /减速参数组生成加速/减速指令并向驱动装置输出，从而控制在利用伺服电动机使工件和刀具相对移动的同时使工件得到加工的驱动装置。
权利要求
1.一种电动机控制装置，其特征在于，具有加速/减速参数组设定部，其针对每一个输入电压设定加速/减速参数组，其中，所述加速/减速参数组对加速率进行指定，使得在伺服电动机的低转速区域中加速率与高转速区域相比变大；加速/减速参数组选择部，其基于向驱动所述伺服电动机的驱动部输入的输入电压， 选择由所述加速/减速参数组设定部所设定的加速/减速参数组；以及加速/减速指令部，其基于由所述加速/减速参数组选择部所选择的加速/减速参数组，以使得加速/减速时的负载扭矩曲线落在所述伺服电动机的扭矩特性内的方式生成加速/减速模型。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，具有非易失性存储器，其存储针对每一个所述输入电压而设定的多个加速/减速参数组。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，所述加速/减速指令部生成如下加速/减速模型，即，直至所述伺服电动机的额定速度为止将加速度设定为固定，从所述额定速度至快速进给速度为止，使加速度分阶段降低，以达到由所述加速/减速参数组指定的加速率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，还具有输入电压测量部，其对向驱动所述伺服电动机的驱动部输入的输入电压进行测
全文摘要
加速/减速参数组设定部(110)与伺服电动机(11)的扭矩特性相对应，针对各个输入电压(Vi)设定多个加速/减速参数组(P1～Pn)，加速/减速参数组选择部(112)从由加速/减速参数组设定部(110)所设定的加速/减速参数组(P1～Pn)中，选择与由输入电压测量部(111)测量出的输入电压(Vi)对应的加速/减速参数组(P1～Pn)，加速/减速指令部(113)基于由加速/减速参数组选择部(112)所选择的加速/减速参数组(P1～Pn)，使驱动部(10)进行伺服电动机(11)的加速/减速。
文档编号H02P29/00GK102177652SQ20088013149
公开日2011年9月7日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者田中贵久 申请人:三菱电机株式会社