CN108964525B - 电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机驱动装置，能够与检测器信号的频率的高低无关地得到高检测分辨率。驱动电动机的电动机驱动装置(1)具备：放大电路(10)，其从将包括电动机(3)的位置以及速度的信息作为信号输出的检测器(4)接收信号，以所设定的放大率来放大信号；频率检测部(6)，其检测信号的频率；以及放大率设定部(7)，其根据由频率检测部(6)检测出的频率来变更放大电路(10)的放大率的设定。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动电动机的电动机驱动装置。
背景技术
目前，在电动机驱动装置中，接收来自安装在电动机上的检测器(编码器)的信号，计算电动机的位置和速度等，并控制电动机。当来自检测器的信号是被称为A/B相的模拟正弦/余弦波对时，在电动机驱动装置中，一般进行以下处理(例如参照专利文献1)，即通过低通滤波器将高频噪音去除→放大到适当的振幅→进行A/D转换而得到数字值→换算为电动机的角度，从而计算位置和速度等。
在高频噪音对检测分辨率没有很大影响的环境下，放大率越大，越能够期待提高检测分辨率。另一方面，如果超过A/D转换电路的输入范围来放大，则不能够再现正确的正弦波，检测精度恶化。因此，以往即使在A/B相信号的频率低的情况下，也设定放大率使得不会超过输入范围。
但是，A/B相信号会有如果频率变高则通过低通滤波器使振幅衰减，检测分辨率下降的问题。
专利文献1：日本特开2002-199768号公报
发明内容
本发明的目的为提供一种与检测器信号的频率的高低无关而能够得到高检测分辨率的电动机驱动装置。
(1)本发明的电动机驱动装置(例如后述的电动机驱动装置1、21)具备：放大电路(例如后述的放大电路10)，其从将包括电动机(例如后述的电动机3)的位置以及速度的信息作为信号而输出的检测器(例如后述的检测器4)接收上述信号，以所设定的放大率来放大上述信号；频率检测部(例如后述的频率检测部6、26)，其检测上述信号的频率；以及放大率设定部(例如后述的放大率设定部7)，其根据由上述频率检测部检测出的上述频率来变更上述放大电路的放大率的设定。
(2)在(1)的电动机驱动装置中，上述信号可以是相当于正弦波的信号。
(3)在(1)或(2)的电动机驱动装置中，还具备：频率测定电路(例如后述的频率测定电路13)，其从上述检测器接收上述信号，并测定上述频率，上述频率检测部(例如后述的频率检测部6)可以使用上述频率测定电路的测定结果直接检测上述频率。
(4)在(2)的电动机驱动装置中，上述频率检测部(例如后述的频率检测部26)可以使用上述电动机每旋转一周时由上述检测器输出的上述相当于正弦波的信号的数量和从数值控制装置到上述电动机驱动装置的电动机转速指令值来进行计算，由此检测上述频率。
(5)在(1)、(2)以及(4)中的任意一项电动机驱动装置中，上述放大率设定部可以在上述电动机停止时变更上述放大率的设定。
(6)在(1)～(5)中的任意一项电动机驱动装置中，上述放大率设定部可以具有上述频率与上述放大率之间的对应表(例如后述的对应表7a)，并根据上述对应表设定上述放大率。
(7)在(1)～(6)中的任意一项电动机驱动装置中，上述频率越低则上述放大率的值越低，上述频率越高则上述放大率的值越高。
(8)在(1)～(7)中的任意一项电动机驱动装置中，还具备显示部(例如后述的显示器8)，其显示上述放大率设定部所设定的上述放大率。
根据本发明，能够与检测器信号的频率高低无关地得到高检测分辨率。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电动机驱动装置的结构的框图。
图2是模拟了表示信号的波形的表的图。
图3是表示第二实施方式的电动机驱动装置的结构的框图。
符号说明
1、21：电动机驱动装置、2：数值控制装置、3：电动机、4：检测器、5、25：电动机控制部、6、26：频率检测部、7：放大率设定部、7a：对应表、8：显示器(显示部)、9：滤波器、10：放大电路、11：A/D转换部、12：逆变器、13：频率测定电路。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的第一实施方式。另外，在第二实施方式的说明中，关于和第一实施方式相同的结构标注相同的标记，并省略其说明。
[第一实施方式]
图1是表示本发明第一实施方式的电动机驱动装置1的结构的框图。图2是模拟了表示信号的波形的表的图。
如图1所示，第一实施方式的电动机驱动装置1根据数值控制装置(CNC)2的指令来驱动机床中的主轴用的电动机3。具体地说，电动机驱动装置1将包括检测器(编码器)4检测出的电动机3的位置以及速度的信息作为信号进行反馈，并且驱动电动机3。另外，电动机3能够适用于机床的进给轴和主轴、或者工业机器、工业用机器人的臂等所使用的各种电动机。
电动机驱动装置1具备电动机控制部5、频率检测部6、放大率设定部7、显示器8、滤波器9、放大电路10、A/D转换部11、逆变器12和频率测定量电路13。
电动机控制部5根据从数值控制装置2输入的指令信号、从A/D转换部11输出并被反馈输入的数字信号以及从逆变器12输出并被反馈输入的交流电流来对逆变器12赋予后述的晶体管的接通断开动作的指令。
频率检测部6使用从频率测定电路13输入的频率测定结果来直接检测由检测器4输出的信号的频率。然后，频率检测部6将检测出的频率的信息作为信号来输出，输出给放大率设定部7。
放大率设定部7具有由检测器4输出的模拟信号的频率与放大电路10的放大率之间的对应表7a。该放大率设定部7参照对应表7a，由此根据由频率检测部6检测出的频率来变更放大电路10的放大率的设定，并且将所设定的放大电路10的放大率作为信号来输出，输入给显示器8。具体地说，放大率设定部7根据从频率检测部6输入的信号，从对应表7a提取与频率检测部6所检测出的频率对应的放大电路10的放大率。然后，放大率设定部7将放大电路10的放大率的设定变更为从对应表7a提取的放大电路10的放大率。
频率越低，则放大率设定部7所设定的放大率的值越低，频率越高，则放大率设定部7所设定的放大率的值越高。一般，如果频率变高，则振幅通过低通滤波器(滤波器9)而衰减，检测分辨率下降。对此，如图2所示，即使检测器输出波形的振幅是相同的，频率越高，通过低通滤波器(滤波器9)后的信号波形越大幅衰减，而根据本实施方式，即使在频率高的情况下也会提高放大率，因此A/D转换部输入波形的振幅能够保持为最优。
返回图1进行说明。显示器8根据从放大率设定部7输入的信号来显示放大电路10的放大率。
滤波器9是低通滤波器，去除检测器4所输出的信号的噪音。
放大电路10接收由检测器4输出并通过滤波器9去除了噪音后的模拟信号，以通过放大率设定部7所设定的放大率来放大该模拟信号。然后，放大电路10输出放大后的模拟信号，并输入给A/D转换部11。
A/D转换部11将从放大电路10输入的模拟信号转换为数字信号后输出，并反馈输入给电动机控制部5。
这里，在本实施方式中最好使用相当于正弦波的信号作为模拟信号。
逆变器12例如由多个晶体管和与这些晶体管逆并联连接的回流二极管构成，根据来自电动机控制部5的指令进行晶体管的接通断开动作，从而使交流电流流过电动机3。进一步，将流过电动机3的交流电流反馈输入给电动机控制部5。
通过这样的电动机驱动装置1，电动机3通过从逆变器12输入的交流电流进行驱动。然后，通过驱动电动机3，检测器4将包括电动机3的位置以及速度的信息作为信号而输出，并经由滤波器9输入给放大电路10。
频率测定电路13接收由检测器4输出并通过滤波器9去除了噪音后的模拟信号，测定频率。然后，频率测定电路13将测定的频率作为信号输出，并输入给频率检测部6。
以上，根据本实施方式，电动机驱动装置1根据由频率检测部6检测出的频率来变更放大电路10的放大率的设定。因此，电动机驱动装置1即使在频率高的情况下，通过提高放大电路10的放大率，也能够使输入到A/D转换部11的输入信号的波形振幅不衰减而保持为最优，所以能够与频率的高低无关地得到高检测分辨率。
[第二实施方式]
图3是表示本发明第二实施方式的电动机驱动装置21的结构的框图。
本实施方式的电动机驱动装置21在不直接检测频率而进行计算这一点与第一实施方式的电动机驱动装置1不同。
如图3所示，第二实施方式的电动机驱动装置21不具备第一实施方式的电动机驱动装置1那样的频率测定电路13。另外，电动机驱动装置21具备电动机控制部25来代替电动机控制部5，并且具备频率检测部26来代替频率检测部6。
电动机控制部25将电动机3每旋转一周时由检测器4输出的相当于正弦波的信号的数量和从数值控制装置2到电动机驱动装置21的电动机转速指令值作为信号来输出，并输入给频率检测部26。
这里，电动机3每旋转一周时由检测器4输出的相当于正弦波的信号的数量与例如作为参数被输入给数值控制装置2的检测器4的齿轮的齿数一致。即，电动机旋转一周，输出与齿轮的齿数相同数量的正弦波状的信号，是“齿轮的齿数×电动机转速＝A/B相正弦波的频率”。
频率检测部26使用电动机3每旋转一周时由检测器4输出的相当于正弦波的信号的数量和从数值控制装置2到电动机驱动装置21的电动机转速指令值，计算(推定)将由检测器4输出的信号的频率。然后，频率检测部26将计算出的频率的信息作为信号来输出，并输入给放大率设定部7。
放大率设定部7在电动机3停止时变更放大率的设定。但是不限于此，放大率设定部7不仅在电动机3停止时，例如也可以在电动机3停止前预先进行计算，提前设定放大率。
根据本实施方式的电动机驱动装置21，除了上述第一实施方式的电动机驱动装置1的效果，还会达到以下的效果。即，根据本实施方式的电动机驱动装置21，不需要频率测定电路，因此即使电动机3不旋转也能够计算(推定)信号频率。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。另外，本实施方式所记载的效果不过是列举了由本发明产生的最优的效果，本发明的效果不限于本实施方式所记载的内容。
例如，在上述实施方式中，设为具备显示器的结构，但是显示器不是必需的，也可以是不具有显示器的结构。

Claims (11)

1.一种驱动电动机的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置具备：
放大电路，其从将包括上述电动机的位置以及速度的信息作为相当于正弦波的信号而输出的检测器接收上述信号，以所设定的放大率来放大上述信号；
频率检测部，其使用上述电动机每旋转一周时由上述检测器输出的上述相当于正弦波的信号的数量和从数值控制装置到上述电动机驱动装置的电动机转速指令值来进行计算，由此检测上述信号的频率；以及
放大率设定部，其根据由上述频率检测部检测出的上述频率来变更上述放大电路的放大率的设定，
上述频率越低则上述放大率的值越低，上述频率越高则上述放大率的值越高。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述放大率设定部在上述电动机停止时变更上述放大率的设定。
3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述放大率设定部具有上述频率与上述放大率之间的对应表，并根据上述对应表设定上述放大率。
4.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置还具备：显示部，该显示部显示上述放大率设定部所设定的上述放大率。
5.一种驱动电动机的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置具备：
放大电路，其从将包括上述电动机的位置以及速度的信息作为信号而输出的检测器接收上述信号，以所设定的放大率来放大上述信号；
频率检测部，其检测上述信号的频率；以及
放大率设定部，其根据由上述频率检测部检测出的上述频率来变更上述放大电路的放大率的设定，
上述频率越低则上述放大率的值越低，上述频率越高则上述放大率的值越高。
6.根据权利要求5所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述信号是相当于正弦波的信号。
7.根据权利要求5或6所述的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置还具备：频率测定电路，该频率测定电路从上述检测器接收上述信号，并测定上述频率，
上述频率检测部使用上述频率测定电路的测定结果直接检测上述频率。
8.根据权利要求6所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述频率检测部使用上述电动机每旋转一周时由上述检测器输出的上述相当于正弦波的信号的数量和从数值控制装置到上述电动机驱动装置的电动机转速指令值来进行计算，由此检测上述频率。
9.根据权利要求5、6和8中的任意一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述放大率设定部在上述电动机停止时变更上述放大率的设定。
10.根据权利要求5或6所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述放大率设定部具有上述频率与上述放大率之间的对应表，并根据上述对应表设定上述放大率。
11.根据权利要求5或6所述的电动机驱动装置，其特征在于，
该电动机驱动装置还具备：显示部，该显示部显示上述放大率设定部所设定的上述放大率。
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