CN108964530A - 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，能够不受波形失真的影响地设定变更为适当的放大率，能够提高检测分辨率。该电动机驱动装置具备：放大电路，其从根据电动机的旋转输出正弦波状的信号的检测器接受信号，通过所设定的放大率来放大信号；A/D转换部，其以预定周期的采样定时进行采样，由此将由放大电路放大后的信号进行数字转换；放大率设定部，其变更放大电路的放大率的设定；以及放大率设定定时指示部，其指示由放大率设定部进行的变更放大率的设定的定时，放大率设定定时指示部以在放大率设定部进行设定的变更时信号的波形中产生的失真稳定为止的波形稳定化期间不与采样定时重叠的方式来指示放大率设定定时。

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，接受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)，即通过低通过滤器使高频噪音截止(cut)→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地放大，则不能够再现正确的正弦波，检测精度恶化。
对此，能够考虑到例如根据来自检测器的信号的振幅来改变放大率的技术。但是能够想到会产生如下问题：为了改变模拟电路的放大率一般使用模拟开关等，因此在改变放大率的瞬间，由于开关的影响信号会产生失真，如果将该失真后的波形进行A/D转换，则检测精度会恶化。
专利文献1：日本特开2002-199768号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动机驱动装置，能够不受波形失真的影响地设定为适当的放大率，能够提高检测分辨率。
(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、10a、10b)，其从根据电动机(例如后述的电动机3)的旋转而输出正弦波状的信号的检测器(例如后述的检测器4)接受上述信号，以所设定的放大率来放大上述信号；A/D转换部(例如后述的A/D转换部11、11a、11b)，其以预定周期的采样定时进行采样，由此将由上述放大电路放大后的上述信号进行数字转换；放大率设定部(例如后述的放大率设定部7、7a、7b)，其变更上述放大电路的放大率的设定；以及放大率设定定时指示部(例如后述的放大率设定定时指示部6)，其指示由上述放大率设定部变更上述放大率的设定的放大率设定定时，上述放大率设定定时指示部以在上述放大率设定部进行设定的变更时上述信号的波形中产生的失真稳定为止的波形稳定化期间不与上述采样定时重叠的方式来指示上述放大率设定定时。
(2)在(1)的电动机驱动装置中，上述放大率设定定时指示部可以根据上述A/D转换部进行的上述采样来指示上述放大率设定定时。
(3)在(1)或(2)的电动机驱动装置中，上述检测器在上述电动机旋转一周中定点输出第二信号，上述放大率设定定时指示部可以根据将上述第二信号作为触发而执行的、上述A/D转换部进行的采样来指示上述放大率设定定时。
(4)在(1)～(3)中的任意一个电动机驱动装置中，上述信号是相位相互不同的第一相位信号以及第二相位信号，上述放大电路、上述A/D转换部以及上述放大率设定部分别与上述第一相位信号以及上述第二相位信号对应地各具备一个，上述放大率设定定时指示部可以同时变更与上述第一相位信号对应的上述放大电路的放大率和与上述第二相位信号对应的上述放大电路的放大率的设定。
根据本发明，能够不受波形失真的影响而设定变更为适当的放大率，能够提高检测分辨率。
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的(A)是表示放大率的设定变更的定时的时间历史，(B)是表示放大率的时间历史，(C)是表示被输入到A/D转换部的信号的波形的时间历史，(D)是表示A/D采样的定时的时间历史。
图3的(A)是表示A/D采样的定时的时间历史，(B)是表示放大率的设定变更的定时的时间历史。
图4的(A)是表示检测器输出的A相信号/B相信号的波形的时间历史，(B)是表示检测器输出的Z相信号的波形的时间历史。
图5是表示第二实施方式的电动机驱动装置的结构的框图。
附图标记的说明
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：电动机控制部；6：放大率设定定时指示部；7、7a、7b：放大率设定部；9、9a、9b：滤波器；10、10a、10b：放大电路；11、11a、11b：A/D转换部；12：逆变器。
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，关于与第一实施方式共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的(A)是表示放大率的设定变更的定时的时间历史。图2的(B)是表示放大率的时间历史。图2的(C)是表示被输入到A/D转换部11的信号的波形的时间历史。图2的(D)是表示A/D采样的定时的时间历史。图3的(A)是表示A/D采样的定时的时间历史。图3的(B)是表示放大率的设定变更的定时的时间历史。图4的(A)是表示检测器4输出的A相信号/B相信号的时间历史。图4的(B)是表示检测器4输出的Z相信号的时间历史。
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、或者工业机械、工业用机器人的机械臂等所使用的各种电动机。
另外，检测器4输出的信号包括根据电动机3的旋转而输出的正弦波状、相位相互不同的A相信号(第一相位信号)以及B相信号(第二相位信号)、电动机3的一周旋转中定点输出的Z相信号(第二信号)。
电动机驱动装置1具备电动机控制部5、放大率设定定时指示部6、放大率设定部7、滤波器9、放大电路10、A/D转换部11、逆变器12。
电动机控制部5根据从A/D转换部11输出并反馈输入的数字信号来输出采样信号，并输入到放大率设定定时指示部6。
放大率设定定时指示部6与A/D转换部11根据从电动机控制部5输入的采样信号进行的采样对应地输出指示变更放大率设定部7的放大率的设定的放大率设定定时(参照图2的(A))的信号，并输入给放大率设定部7。
但是，在放大率设定部7进行的放大率(参照图2的(B))的设定变更时，通过放大电路10进行放大的信号的波形会产生失真(参照图2的(C))。因此，放大率设定定时指示部6为了避免通过A/D转换部11采样波形产生失真的信号，以到所产生的失真稳定为止的波形稳定化期间Tst(参照图2的(C))不与通过A/D转换部11进行采样的预定周期的采样定时(参照图2的(D))重叠的方式来输出指示放大率设定定时(参照图2的(A))的信号，并输入给放大率设定部7。另外，波形稳定化期间Tst是根据放大电路10的电路常数决定的期间，例如是10μs的期间。
为此，放大率设定定时指示部6在通过A/D转换部11进行采样的预定周期的采样定时(参照图3的(A))之后，立即输出指示放大率设定定时(参照图3的(B))的信号，并输入给放大率设定部7。
具体地说，放大率设定定时指示部6将Z相信号(参照图4的(B))作为触发，输出指示放大率设定定时(参照图3的(B))的信号，并输入给放大率设定部7。这里，Z相信号是非周期性出现的信号，在本实施方式中，优先于上述预定周期的采样而将该Z相信号作为触发，在Z相信号之后立即执行A/B相信号的采样。该采样需要更高的精度，因此在将Z相信号作为触发进行的采样之后立即进行放大率的设定，由此能够进一步排除放大率变更造成的失真的影响。
放大率设定部7在基于从放大率设定定时指示部6输入的信号的放大率设定定时变更放大电路10的放大率的设定。该放大率设定部7例如根据检测器4输出的信号的振幅来变更放大电路10的放大率的设定。此时，放大率设定部7所设定的放大率例如是振幅越大则越低，振幅越小则越高的值。
滤波器9去除检测器4所输出的信号的噪音。
放大电路10接受由检测器4输出并通过滤波器9去除了噪音后的信号，以通过放大率设定部7所设定的放大率来放大该信号。然后，放大电路10输出放大后的信号，并输入给A/D转换部11。
A/D转换部11将从放大电路输入的信号在预定周期的采样定时进行采样，由此进行数字转换后输出，并反馈输入给电动机控制部5。
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，将后述的晶体管的导通截止动作的指令赋予逆变器12。
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，根据电动机控制部5的指令进行晶体管的导通截止动作，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根据从逆变器12输入的交流电流进行旋转驱动。然后，通过电动机3的旋转驱动，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输出，并经由滤波器9输入给放大电路10。
以上，根据本实施方式，电动机驱动装置1以波形稳定化期间Tst(参照图2的(C))不与通过A/D转换部11进行采样的采样定时(参照图2的(D))重叠的方式，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能够不通过A/D转换部11采样波形产生失真的信号而设定变更为适当的放大率，能够提高检测分辨率。
另外，根据本实施方式，能够在将Z相信号作为触发采样之后，立即变更放大电路10的放大率的设定，所以在采样定时信号的波形失真对要求更高精度的A/D转换不会有影响。
[第二实施方式]
图5是表示本发明第二实施方式的电动机驱动装置12的结构的框图。
本实施方式的电动机驱动装置21通过与A相信号以及B相信号分别对应的各自的放大电路10a、10b进行放大，同时变更各个放大电路10a、10b的放大率的设定。
如图5所示，第二实施方式的电动机驱动装置21具备放大率设定部7a、7b来代替放大率设定部7，并且具备滤波器9a、9b来代替滤波器9。另外，电动机驱动装置21具备放大电路10a、10b来代替放大电路10，并且具备A/D转换部11a、11b来代替A/D转换部11。
放大率设定部7a与A相信号对应，在基于从放大率设定定时指示部6输入的信号的放大率设定定时变更放大电路10a的放大率的设定。
放大率设定部7b与B相信号对应，在基于从放大率设定定时指示部6输入的信号的放大率设定定时变更放大电路10b的放大率的设定。
滤波器9a与A相信号对应，去除检测器4输出的A相信号的噪音。
滤波器9b与B相信号对应，去除检测器4输出的B相信号的噪音。
放大电路10a与A相信号对应，接受由检测器4输出并通过滤波器9a去除噪音后的A相信号，以通过放大率设定部7a设定的放大率来放大该A相信号。然后，放大电路10a输出放大后的A相信号，并输入给A/D转换部11a。
放大电路10b与B相信号对应，接受由检测器4输出并通过滤波器9b去除噪音后的B相信号，以通过放大率设定部7b设定的放大率来放大该B相信号。然后，放大电路10b输出放大后的B相信号，并输入给A/D转换部11b。
A/D转换部11a与A相信号对应，通过在预定周期的采样定时进行采样而将从放大电路10a输入的A相信号进行数字转换并输出，反馈输入给电动机控制部5。
A/D转换部11b与B相信号对应，通过在预定周期的采样定时进行采样而将从放大电路10b输入的B相信号进行数字转换并输出，反馈输入给电动机控制部5。
以上，根据本实施方式，关于电动机驱动装置21，与A相信号对应的A/D转换部11a和与B相信号对应的A/D转换部11b的采样定时是相同的定时，所以能够简单地构成针对放大电路10a、10b的放大率设定定时指示部6的电路。
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根据本发明所产生的最优的效果，本发明的效果不限于本实施方式所记载的内容。

Claims (4)

1.一种电动机驱动装置，驱动电动机，其特征在于，
该电动机驱动装置具备：
放大电路，其从根据上述电动机的旋转而输出正弦波状的信号的检测器接受上述信号，以所设定的放大率来放大上述信号；
A/D转换部，其以预定周期的采样定时进行采样，由此将由上述放大电路放大后的上述信号进行数字转换；
放大率设定部，其变更上述放大电路的放大率的设定；以及
放大率设定定时指示部，其指示由上述放大率设定部变更上述放大率的设定的放大率设定定时，
上述放大率设定定时指示部以在上述放大率设定部进行设定的变更时上述信号的波形中产生的失真稳定为止的波形稳定化期间不与上述采样定时重叠的方式，指示上述放大率设定定时。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述放大率设定定时指示部根据上述A/D转换部进行的上述采样来指示上述放大率设定定时。
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，
上述检测器在上述电动机旋转一周中定点输出第二信号，
上述放大率设定定时指示部根据将上述第二信号作为触发而执行的、由上述A/D转换部进行的采样来指示上述放大率设定定时。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
上述信号是相位相互不同的第一相位信号以及第二相位信号，
上述放大电路、上述A/D转换部以及上述放大率设定部分别与上述第一相位信号以及上述第二相位信号对应地各具备一个，
上述放大率设定定时指示部同时变更与上述第一相位信号对应的上述放大电路的放大率和与上述第二相位信号对应的上述放大电路的放大率的设定。
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