CN105591586A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

电动机控制装置(1)具备：检测部(11)，其检测电动机转速；存储部(12)，其存储处于检测部(11)所检测出的电动机转速时的容许转矩、在与移动体(3)的移动方向相反的方向上产生的第一转矩偏置、与移动体(3)的移动方向无关地在一个方向上产生的第二转矩偏置、电动机(2)的转子转动惯量、负载转动惯量、以及用于将电动机(2)的旋转运动中的电动机旋转角度变换为移动体(3)进行直线运动时的移动距离的变换系数；以及加速度计算部(13)，其使用容许转矩、第一转矩偏置、第二转矩偏置、转子转动惯量、负载转动惯量以及变换系数，按移动体(3)的移动方向且按加速运转和减速运转来计算电动机(2)的加速度指令。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种对电动机进行控制的电动机控制装置，该电动机作为用于使移动体进行直线运动的驱动源而与该移动体连接。

背景技术

在将移动体连接于电动机来使移动体移动的机构中，构成如下的伺服控制环：通过电动机控制装置生成针对电动机的转子的位置指令或速度指令来控制电动机，将从安装于电动机的编码器得到的电动机的转子位置、转子速度的信息反馈给电动机控制装置。作为这种机构，例如有如下的机构：利用联轴器使电动机与滚珠丝杠联接，在滚珠丝杠的螺母上安装有作为移动体的工作台。

在如上所述的伺服控制环中，当提供阶梯状的速度指令时，指令开始时间点的加速度会变得无限大而超过作为电动机所能够输出的最大转矩的容许转矩。另外，急剧的加减速会对移动体造成大的冲击，从而成为定位精度恶化的原因。因此，在实际的指令中通过加减速处理来限制加速度。如松原厚、“用于精密定位·进给轴系统设计的控制工学(精密位置決め·送り軸系設計のための制御工学)”、森北出版社、pp98～102、2008年所记载的那样，作为代表性的加减速处理，例如有移动平均型加减速(直线加减速)、两级移动平均型加减速(也称为S形加减速或钟形加减速)等。

例如，在移动平均型加减速处理中，针对所输入的速度指令f_in(τ)执行式1所示的运算处理。在式1中，将移动平均时间(一次加减速时间)设为τ₁，将移动平均型加减速处理后的速度指令设为f_out(τ)。

$f_{out}\left(t\right)=\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_1}{\∫}_{t-\mathrm{\τ}1}^t{f}_{in}\left(\mathrm{\τ}\right)d\mathrm{\τ}\mathrm{...}\left(1\right)$

然而，在基于式1的移动平均型加减速处理中，在加速度响应足够快地跟踪加速度指令的情况下，加速度响应会呈阶梯状地产生，对连接于电动机的移动体造成的冲击变大。为了避免这种情况，大多使用两级移动平均型加减速。在两级移动平均型加减速处理中，针对所输入的速度指令f_in(τ)执行式2所示的运算处理。在式2中，将一级移动平均时间(一次加减速时间)设为τ₁，将二级移动平均时间(二次加减速时间)设为τ₂，将两级移动平均型加减速处理后的速度指令设为f_out(τ)。此外，设τ₁>τ₂的关系成立。

$f_{out}\left(t\right)=\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_1{\mathrm{\τ}}_2}{\∫}_{t-\mathrm{\τ}2}^t{\∫}_{t-\mathrm{\τ}1}^t{f}_{in}\left(\mathrm{\τ}\right){\mathrm{d\τ}}^2\mathrm{...}\left(2\right)$

在此，作为基于式2的两级移动平均型加减速处理的模拟波形，例示了图5～图11。在本模拟中使用以下的模型：利用联轴器使电动机与滚珠丝杠联接，在滚珠丝杠的螺母上安装有作为移动体的工作台。考虑以下情况：将作为移动体的工作台的减速距离D设为0.4[m]，将工作台的最高速度V_L设为1.33[m/sec](＝4000[rpm]÷60[sec/min]×0.02[m/rev])，使工作台向上升方向(即逆重力的方向)移动。下面，减速距离D是指从当前位置开始减速时的减速距离，因此，当前位置加上减速距离D后得到的位置为移动体的减速后的位置。通常，时刻持续地计算减速距离D以及减速距离D与当前位置的总和(即移动体的减速后的位置)，在计算出的移动体的减速后的位置达到目标位置时开始减速。另外，将电动机的最高转速N_L设为4000[rpm]，将滚珠丝杠的导程设为0.020[m/rev]，将用于将电动机的旋转运动中的电动机旋转角度变换为移动体进行直线运动时的移动距离的旋转直线变换系数R设为0.00318[m/rad](＝0.02÷2π)。将两级移动平均型加减速处理的一级移动平均时间τ₁设为160[msec]，将二级移动平均时间τ₂设为80[msec]。将电动机的转子转动惯量J_m设为0.00179[kgm²]。另外，将表现为工作台、滚珠丝杠、联轴器的转动惯量的总和的移动体的转动惯量J_m设为0.00537[kgm²]。将通过电动机进行直线运动的移动体所具有的摩擦转矩设为2[Nm]。另外，将保持移动体所受到的重力的转矩(以下称为“重力保持转矩”)设为4[Nm]。

图5是表示执行两级移动平均型加减速处理之前的速度指令的图。此外，在图5中，以电动机转速来表示速度指令f_in(τ)。当提供使工作台从以最高速度V_L(即电动机以最高转速N_L旋转)移动的状态停止于减速距离D＝0.4[m]的位置的阶梯状的速度指令f_in(τ)时，在不执行两级移动平均型加减速处理的情况下，如式3所示那样到停止为止需要300[msec]的时间。

0.4[m]÷(0.02/2π)÷4000[rpm]÷(60/2π)＝300[msec]…(3)

另一方面，图6是表示针对图5所示的速度指令执行了两级移动平均型加减速处理的情况下的速度指令的图。此外，在图6中，以电动机转速来表示速度指令f_out(τ)。当针对图5所示的速度指令f_in(τ)执行两级移动平均型加减速处理时，能够得到如图6所示的速度指令f_out(τ)。图7是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的移动体的加速度的图，图8是表示关于图7所示的移动体的加速度的急动度的图。另外，图9是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的移动体的位置的图。如图9所示，为了停止于减速距离D＝0.4[m]的位置而需要540[msec]，定位时间比不执行两级移动平均型加减速处理的情况下(图5)的300[msec]长。

另外，图10是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的发生转矩的图。图11是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的转速与转矩的关系的图。在图11中，以虚线表示作为电动机所能够输出的最大转矩的容许转矩，以实线表示提供了两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的发生转矩。以如图11所示那样使加速结束侧的转矩收敛在容许转矩内且使加速结束侧的转矩尽可能地接近容许转矩的方式，来设定一级移动平均时间τ₁和二级移动平均时间τ₂。另外，加速开始侧的发生转矩与加速结束侧的发生转矩呈对称形状，另外，虽然在此未进行图示，但速度-加速度曲线图也在加速开始时和加速结束时呈对称形状，电动机的容许转矩在电动机转速高时大幅下降，因此加速开始侧的发生转矩相对于电动机的容许转矩有余裕。另外，如上所述，一级移动平均时间τ₁和二级移动平均时间τ₂是以使加速结束侧的发生转矩收敛在电动机的容许转矩内的方式设定的，因此在减速中产生的转矩为充分小于容许转矩的值。

这样，基于式2的两级移动平均型加减速处理虽然具有能够避免会在基于式1的移动平均型加减速处理中产生的对连接于电动机的移动体造成的冲击的优点，但是受电动机的高速域的加减速性能所限制，因此在电动机的低速域无法进行符合性能的充分的加速。也就是说，存在以下缺点：在低速域，加速性能的相当大的部分无法发挥，定位及其前后的加减速相应地花费多余的时间。

与此相对，例如像专利第3681972号公报所记载的那样，提出了如下的加减速控制方法：针对按轴的移动方向(电动机旋转方向)以及加速和减速而得到的4种转矩波形，配合电动机的输出转矩来设定由(速度，加速度的)点列构成的加速度图案。根据该方法，不使加速开始侧的转矩和加速结束侧的转矩呈对称形状地设定电动机速度与加速度的关系，由此能够使加速开始侧的发生转矩接近容许转矩，从而能够高效利用低速域的加速性能。

在此，参照图12A、图12B以及图13～图16来说明将专利第3681972号公报所记载的发明应用于模型的情况下的模拟波形，该模型如下：利用联轴器使上述的电动机与滚珠丝杠联接，在滚珠丝杠的螺母上安装有作为移动体的工作台。设用于模拟的参数与参照图5～图11来说明的模拟的参数相同。图12A是表示在专利第3681972号公报所记载的发明中用于模拟的加速时的速度与加速度的关系的图。另外，图12B是表示在专利第3681972号公报所记载的发明中用于模拟的减速时的速度与加速度的关系的图。另外，图13是将图12A和图12B所示的速度与加速度的关系曲线图化所得的图。在本模拟中，如图12A、图12B以及图13所示那样设定通过电动机使移动体向正向移动时的加速时及减速时的速度与加速度的关系，加速与减速之间的速度以直线来补充。

如式4那样表示以如图12A、图12B以及图13所示那样设定的加速度A(t)进行加速时的速度V(t)。在式4中将计算周期设为Δt。

V(t)＝V(t-1)+A(t)×Δt…(4)

将移动体的最高速度设为V_c。在电动机控制装置1中，计算从最高速度V_c减速所需的减速距离D，在移动体到达与目标的停止位置相距减速距离D的位置时，以如图12A、图12B以及图13所示那样设定的加速度A(t)进行减速，在速度V(t)＝0时停止。

图14是表示维持图12A、图12B以及图13所示的速度与加速度的关系来使移动体移动时的发生转矩的图。另外，图15是表示维持图12A、图12B以及图13所示的速度与加速度的关系来使移动体移动时的移动体的位置的图。如图15所示，为了停止于减速距离D＝0.4[m]的位置而需要430[msec]，定位时间比执行两级移动平均型加减速处理的情况下(图9)的540[msec]短。图16是表示维持图12A、图12B以及图13所示的速度与加速度的关系来使移动体移动时的转速与转矩的关系的图。如图16所示，能够配合电动机的容许转矩和移动体(机床)所容许的急动度(jerk)来分两个阶段地改变加速结束侧的转矩的斜率，另外，能够使加速开始侧的转矩为配合容许急动度的斜率，从而能够相对于电动机的可输出转矩充分地输出转矩。另外，除了因容许急动度而分离的最初和最后，能够使加速中的转矩与减速中的转矩的曲线一致，从而能够相对于电动机的可输出转矩充分地输出转矩。

根据移动平均型加减速处理，存在以下问题：在加速度响应足够快地跟踪加速度指令的情况下，加速度响应会呈阶梯状地产生，对连接于电动机的移动体造成的冲击变大。

另外，根据两级移动平均型加减速，存在以下问题：在低速域，加速性能无法发挥，定位及其前后的加减速花费多余的时间。

另外，根据专利第3681972号公报所记载的发明，存在以下优点：不使加速开始侧的转矩和加速结束侧的转矩呈对称形状地设定电动机速度与加速度的关系，由此能够使加速开始侧的发生转矩接近容许转矩，从而能够高效地利用低速域的加速性能。然而，还要考虑电动机的容许转矩在高速域减少的情况，从而针对每个动作必须设定12个点以上(＝3个点以上×4种)的加减速度图案，因此存在设定作业复杂的问题。例如在移动体是受到摩擦力和重力的轴的情况下等，根据应用电动机控制装置的机床的规格不同，该设定作业会变得更复杂。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够以少的参数调整来在各运转状态下使电动机所产生的转矩接近容许转矩的、能够高效地利用电动机性能的电动机控制装置。

为了实现上述目的，对作为用于使移动体进行直线运动的驱动源而与该移动体连接的电动机进行控制的电动机控制装置具备：检测部，其检测电动机转速；存储部，其存储容许转矩、第一转矩偏置、第二转矩偏置、电动机的转子转动惯量、负载转动惯量以及变换系数，其中，该容许转矩是电动机在处于检测部所检测出的电动机转速时所能够输出的最大转矩，该第一转矩偏置是在与移动体的移动方向相反的方向上产生的转矩，该第二转矩偏置是与移动体的移动方向无关地在一个方向上产生的转矩，该变换系数用于将电动机的旋转运动中的电动机旋转角度变换为移动体进行直线运动时的移动距离；以及加速度计算部，其使用容许转矩、第一转矩偏置、第二转矩偏置、转子转动惯量、负载转动惯量以及变换系数，按移动体的移动方向且按电动机的转子的加速运转和减速运转来计算电动机的加速度指令。

在此，也可以是，在设时刻t时的电动机转速为N(t)、容许转矩为T_ML(N(t))、第一转矩偏置为T₁、第二转矩偏置为T₂、转子转动惯量为J_m、负载转动惯量为J_L、变换系数为R时，加速度计算部基于

A₁(t)＝{T_ML(N(t))-T₁-T₂}÷(J_m+J_L)×R…(5)

来计算沿第一方向加速移动中的移动体的加速度指令A₁(t)，

基于

A₁(t)＝{-T_ML(N(t))-T₁-T₂}÷(J_m+J_L)×R…(6)

来计算沿第一方向减速移动中的移动体的加速度指令A₁(t)，

基于

A₁(t)＝{T_ML(N(t))-T₁+T₂}÷(J_m+J_L)×R…(7)

来计算沿与第一方向为相反方向的第二方向加速移动中的移动体的加速度指令A₁(t)，

基于

A₁(t)＝{-T_ML(N(t))-T1+T2}÷(J_m+J_L)×R…(8)

来计算沿第二方向减速移动中的移动体的加速度指令A₁(t)。

也可以是，第一转矩偏置是通过电动机进行直线运动的移动体所具有的摩擦转矩，第二转矩偏置是保持移动体所受到的重力的转矩即重力保持转矩。

另外，也可以是，基于通过电动机使移动体进行直线运动时得到的转矩波形，来设定第一转矩偏置、第二转矩偏置以及负载转动惯量。

另外，也可以是，针对移动体的加速用和移动体的减速用来分别设定容许转矩。

根据本发明，能够实现能够在各运转状态下使电动机所产生的转矩接近容许转矩的、能够高效地利用电动机性能的电动机控制装置。根据本发明，通过设定容许转矩、转子转动惯量、第一转矩偏置(摩擦转矩)、第二转矩偏置(重力保持转矩)、负载转动惯量，能够在各运转状态下使电动机所产生的转矩容易地接近容许转矩，因此能够高效地利用电动机性能。

附图说明

通过参照以下的附图会更明确地理解本发明。

图1是表示基于实施例的电动机控制装置的框图。

图2是表示在基于实施例的电动机控制装置中用于模拟的容许转矩的图。

图3是将图2所示的电动机转速与容许转矩的关系曲线图化所得的图。

图4是将通过对基于实施例的电动机控制装置进行模拟而得到的速度与加速度的关系曲线图化所得的图。

图5是表示执行两级移动平均型加减速处理之前的速度指令的图。

图6是表示对图5所示的速度指令执行了两级移动平均型加减速处理的情况下的速度指令的图。

图7是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的移动体的加速度的图。

图8是表示关于图7所示的移动体的加速度的急动度的图。

图9是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的移动体的位置的图。

图10是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的发生转矩的图。

图11是表示提供了图6所示的两级移动平均型加减速处理后的速度指令的情况下的转速与转矩的关系的图。

图12A是表示在专利第3681972号公报所记载的发明中用于模拟的加速时的速度与加速度的关系的图。

图12B是表示在专利第3681972号公报所记载的发明中用于模拟的减速时的速度与加速度的关系的图。

图13是将图12A和图12B所示的速度与加速度的关系曲线图化所得的图。

图14是表示维持图12A、图12B以及图13所示的速度与加速度的关系来使移动体移动时的发生转矩的图。

图15是表示维持图12A、图12B以及图13所示的速度与加速度的关系来使移动体移动时的移动体的位置的图。

图16是表示维持图12A、图12B以及图13所示的速度与加速度的关系来使移动体移动时的转速与转矩的关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明生成被电动机转矩限制的指令的电动机控制装置。然而，需要理解的是，本发明并不限定于附图或下面说明的实施方式。

图1是表示基于实施例的电动机控制装置的框图。在此，作为一例，说明以下的情况：利用联轴器使电动机2与滚珠丝杠联接，在滚珠丝杠的螺母上安装有作为移动体3的工作台。另外，在本实施例中，设作为工作台的移动体3沿垂直方向进行直线运动，因此重力始终在一个方向(即下方向)上对沿垂直方向进行直线运动的移动体3进行作用。另外，设具有以下的机械构造：在移动体3进行直线运动时，在与移动体3的移动方向相反的方向上产生摩擦力。另外，在本实施例中，作为移动体3的移动方向，将逆重力的方向定义为第一方向(正方向)，将与第一方向相反的方向定义为第二方向(负方向)。

基于实施例的电动机控制装置1与以往通常的电动机控制装置同样地具备速度指令部21和伺服控制部22。此外，在此为了简化说明，将伺服控制部22记载为包括逆变换器(未图示)和开关控制部(未图示)，其中，该逆变换器在内部具有开关元件，基于开关控制信号使开关元件进行开关动作，来将从直流环节侧供给的直流电力变换为用于驱动电动机2的具有期望电压和期望频率的三相交流电力，该开关控制部生成开关控制信号。这些逆变换器和开关控制部并不对本发明进行限定，例如只要将开关控制信号构成为PWM控制信号、将逆变换器构成为使开关元件为三相全桥结构的PWM逆变器即可。作为该开关元件的例子，有IGBT、晶闸管、GTO(GateTurn-OFFthyristor：门极可关断晶闸管)、晶体管等。

基于实施例的电动机控制装置1具备：检测部11，其检测电动机转速；存储部12，其存储加速度指令计算所需的各种参数和计算式；以及加速度计算部13，其计算电动机2的加速度指令。

检测部11基于来自设置于电动机2的转子附近的旋转编码器的信号来检测电动机2的转子的转速(电动机转速)。电动机转速表现为以时刻t为独立变量的函数N(t)，取0以上的值。

在存储部12中存储容许转矩T_ML(N(t))、第一转矩偏置T₁、第二转矩偏置T₂、电动机2的转子转动惯量J_m、负载转动惯量J_L以及变换系数R，其中，该容许转矩T_ML(N(t))是电动机2在处于检测部11所检测出的电动机转速N(t)时所能够输出的最大转矩，该第一转矩偏置T₁是在与移动体3的移动方向相反的方向上产生的转矩，该第二转矩偏置T₂是与移动体3的移动方向无关地在一个方向上产生的转矩，该变换系数R用于将电动机2的旋转运动中的电动机旋转角度变换为移动体进行直线运动时的移动距离。容许转矩T_ML(N(t))、第一转矩偏置T₁以及第二转矩偏置T₂为正的值。

存储部12中存储的各参数中的容许转矩表现为以电动机转速N(t)为独立变量的函数，是电动机控制装置1所驱动的电动机2所固有的，一般在电动机2的规格书等中预先规定。同样地，转子转动惯量J_m也是电动机控制装置1所驱动的电动机2所固有的，一般在电动机2的规格书等中预先规定。在本实施例中，预先将容许转矩和转子转动惯量J_m存储在存储部12中。

另一方面，存储部12中存储的第一转矩偏置T₁是在与移动体3的移动方向相反的方向上产生的转矩，在本实施例中，是通过电动机2进行直线运动的移动体3所具有的摩擦转矩。另外，存储部12中存储的第二转矩偏置T₂是保持移动体3所受到的重力的重力保持转矩。另外，存储部12中存储的负载转动惯量J_L是根据通过电动机2进行直线运动的移动体3的种类而规定的。这些第一转矩偏置T₁、第二转矩偏置T₂、负载转动惯量J_L根据连结于电动机2的移动体3的种类、动作状况等而不同，因此只要通过电动机控制装置1来实际驱动连结有移动体3的电动机2并测量转矩波形、基于该转矩波形来进行设定并存储在存储部12中即可。

加速度计算部13使用容许转矩T_ML(N(t))、第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁、第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂、转子转动惯量J_m、负载转动惯量J_L以及变换系数R，按移动体3的移动方向且按电动机2的转子的加速运转和减速运转，来按照式9～式12中的某一个来计算电动机2的加速度指令。此外，由于使容许转矩T_ML(N(t))为正的值，因此，加速度指令计算中使用的容许转矩T_ML(N(t))能够以移动体3加速用和减速用来分开使用。即，设定成：在移动体3进行加速移动的情况下，加速度指令A₁(t)的符号与容许转矩T_ML(N(t))的符号一致，在移动体3进行减速移动的情况下，加速度指令A₁(t)的符号与容许转矩T_ML(N(t))的符号相反。

由加速度计算部13计算出的加速度指令A₁(t)被输入到速度指令部21。速度指令部21对加速度指令A₁(t)进行积分来制作速度指令。另外，也可以根据需要进一步对速度指令进行积分来生成位置指令。

接着，说明由加速度计算部13进行的加速度计算处理的详情。

在移动体3沿第一方向(即逆重力的方向)进行加速移动的情况下，加速度指令A₁(t)的符号与容许转矩T_ML(N(t))的符号一致，且第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁和第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂的方向为与容许转矩T_ML(N(t))的方向相反的方向，因此加速度计算部13基于式9来计算沿第一方向加速移动中的移动体3的加速度指令A₁(t)。

A₁(t)＝{T_ML(N(t))-T₁-T₂}÷(J_m+J_L)×R…(9)

在移动体3沿第一方向(即逆重力的方向)进行减速移动的情况下，加速度指令A₁(t)的符号与容许转矩T_ML(N(t))的符号相反，且第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁和第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂的方向为与容许转矩T_ML(N(t))的方向相反的方向，因此加速度计算部13基于式10来计算沿第一方向减速移动中的移动体的加速度指令A₁(t)。

A₁(t)＝{-T_ML(N(t))-T₁-T₂}÷(J_m+J_L)×R…(10)

在移动体3沿与第一方向为相反方向的第二方向(即重力作用的方向)进行加速移动的情况下，加速度指令A₁(t)的符号与容许转矩T_ML(N(t))的符号一致，且第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁为与容许转矩T_ML(N(t))的方向相反的方向，而第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂的方向为与容许转矩T_ML(N(t))的方向相同的方向，因此加速度计算部13基于式11来计算沿与第一方向为相反方向的第二方向加速移动中的移动体3的加速度指令A₁(t)。

A₁(t)＝{T_ML(N(t))-T₁+T₂}÷(J_m+J_L)×R…(11)

在移动体3沿与第一方向为相反方向的第二方向(即重力作用的方向)进行减速移动的情况下，加速度指令A₁(t)的符号与容许转矩T_ML(N(t))的符号相反，且第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁为与容许转矩T_ML(N(t))的方向相反的方向，而第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂的方向为与容许转矩T_ML(N(t))的方向相同的方向，因此加速度计算部13基于式12来计算沿与第一方向为相反方向的第二方向减速移动中的移动体3的加速度指令A₁(t)。

A₁(t)＝{-T_ML(N(t))-T₁+T₂}÷(J_m+J_L)×R…(12)

接着，参照图2～图4来说明基于实施例的电动机控制装置的模拟波形。在本模拟中，将转子转动惯量J_m设为0.00179[kgm²]。图2是表示在基于实施例的电动机控制装置中用于模拟的容许转矩的图。这些转子转动惯量J_m和容许转矩T_ML(N(t))预先存储在存储部12中。另外，图3是将图2所示的电动机转速与容许转矩的关系曲线图化所得的图。图3的点线表示图2所示的容许转矩T_ML(N(t))，实线表示电动机的可输出转矩。

另外，将负载转动惯量J_L设为0.00537[kgm²]，将第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁设为2[Nm]，将第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂设为4[Nm]，将旋转直线变换系数R设为0.00318[m/rad](＝0.02÷2π)。这些参数事先存储在存储部12中。设除以上说明以外的参数与参照图12A、图12B以及图13～图16来说明的模拟的参数相同。

图4是将通过对基于实施例的电动机控制装置进行模拟而得到的速度与加速度的关系曲线图化所得的图。由加速度计算部13按照式9～式12来计算加速度，再对所得到的加速度进行积分，由此得到如图4所示的速度与加速度的关系。此外，加速度指令与加速度响应基本一致，因此在此为了使说明简明而简单记载为“加速度”。若将图4所示的实施例中的速度与加速度的关系以及图13所示的专利第3681972号公报所记载的发明中的速度与加速度的关系进行比较，则可知通过本发明得到了与专利第3681972号公报所记载的发明同等的速度-加速度特性。如上所述，容许转矩T_ML(N(t))和转子转动惯量J_m是电动机控制装置1所驱动的电动机2所固有的，一般在电动机2的规格书等中预先规定。另外，第一转矩偏置(摩擦转矩)T₁、第二转矩偏置(重力保持转矩)T₂、负载转动惯量J_L根据连结于电动机2的移动体3的种类、动作状况等而不同，因此通过电动机控制装置1实际驱动连结有移动体3的电动机2并测量转矩波形，基于该转矩波形来进行设定。只需进行这种参数设定，就能够得到与专利第3681972号公报所记载的发明同等的速度-加速度特性。

此外，在上述的实施例中，设作为工作台的移动体3沿垂直方向进行直线运动，因此重力始终在一个方向(即下方向)上对沿垂直方向进行直线运动的移动体3进行作用，因此将第一转矩偏置T₁设为通过电动机2进行直线运动的移动体所具有的摩擦转矩，将第二转矩偏置T₂设为保持移动体3所受到的重力的转矩、即重力保持转矩。作为其变形例，也能够应用于如下的情况：使移动体3沿水平方向进行直线运动，且在该情况下有力始终在水平方向中的一个方向上对移动体3进行作用。在该变形例的情况下，只要将第二转矩偏置T₂设定为因朝向该水平方向中的一个方向的力而引起的转矩即可。

此外，关于上述的加速度计算部13和速度指令部21，例如既可以通过软件程序形式来构建，或者也可以通过各种电子回路与软件程序的组合来构建。在例如通过软件程序形式来构建这些单元的情况下，通过电动机控制装置1内的运算处理装置按照该软件程序进行动作来实现上述的各部的功能。另外，也能够通过针对现有的电动机控制装置将这些单元所涉及到的软件程序追加地安装到该电动机控制装置内的运算处理装置来应用本发明。

Claims (5)

1.一种电动机控制装置，对作为用于使移动体进行直线运动的驱动源而与该移动体连接的电动机进行控制，该电动机控制装置的特征在于，具备：

检测部，其检测电动机转速；

存储部，其存储容许转矩、第一转矩偏置、第二转矩偏置、电动机的转子转动惯量、负载转动惯量以及变换系数，其中，上述容许转矩是电动机在处于上述检测部所检测出的电动机转速时所能够输出的最大转矩，上述第一转矩偏置是在与移动体的移动方向相反的方向上产生的转矩，上述第二转矩偏置是与移动体的移动方向无关地在一个方向上产生的转矩，上述变换系数用于将电动机的旋转运动中的电动机旋转角度变换为移动体进行直线运动时的移动距离；以及

加速度计算部，其使用上述容许转矩、上述第一转矩偏置、上述第二转矩偏置、上述转子转动惯量、上述负载转动惯量以及上述变换系数，按移动体的移动方向且按电动机的转子的加速运转和减速运转来计算电动机的加速度指令。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

在设时刻t时的上述电动机转速为N(t)、上述容许转矩为T_ML(N(t))、上述第一转矩偏置为T₁、上述第二转矩偏置为T₂、上述转子转动惯量为J_m、上述负载转动惯量为J_L、上述变换系数为R时，上述加速度计算部基于

A₁(t)＝{T_ML(N(t))-T₁-T₂}÷(J_m+J_L)×R

来计算沿第一方向加速移动中的移动体的上述加速度指令A₁(t)，

基于

A₁(t)＝{-T_ML(N(t))-T₁-T₂}÷(J_m+J_L)×R

来计算沿上述第一方向减速移动中的移动体的上述加速度指令A₁(t)，

基于

A₁(t)＝{T_ML(N(t))-T₁+T₂}÷(J_m+J_L)×R

来计算沿与上述第一方向为相反方向的第二方向加速移动中的移动体的上述加速度指令A₁(t)，

基于

A₁(t)＝{-T_ML(N(t))-T₁+T₂}÷(J_m+J_L)×R

来计算沿上述第二方向减速移动中的移动体的上述加速度指令A₁(t)。

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，

上述第一转矩偏置是通过电动机进行直线运动的移动体所具有的摩擦转矩，上述第二转矩偏置是保持移动体所受到的重力的转矩即重力保持转矩。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

基于通过电动机使移动体进行直线运动时得到的转矩波形，来设定上述第一转矩偏置、上述第二转矩偏置以及上述负载转动惯量。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

针对移动体的加速用和移动体的减速用来分别设定上述容许转矩。