CN112713817A - 电动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电动机的控制装置，能够使得迅速且有效地停止在特定位置，从而实现定位动作的进一步高速化。电动机的控制装置用于使以规定速度旋转的旋转轴在停止指令之后停止在特定位置，具备：第一时间计算部，根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算使旋转轴不改变旋转方向而停止在目标停止位置的情况下的第一时间；第二时间计算部，根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算在使旋转轴的旋转暂时停止之后使旋转轴向逆方向旋转来停止在目标停止位置的情况下的第二时间；比较部，将第一时间与第二时间进行比较；定向停止控制部，基于比较部的比较结果，以缩短直到停止在目标停止位置为止的时间的方式进行电动机的停止控制。

Description

电动机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种电动机的控制装置。
背景技术
例如，用于驱动机床的主轴的伺服电动机等产业用机械的伺服电动机的旋转量、速度、转矩等被进行驱动控制。另外，伺服电动机的控制装置利用检测器检测电动机的位置、磁极位置(电动机磁体的相位(角度))，基于来自检测器的各种反馈值来决定电压指令值，施加通过脉宽调制(PWM：Pulse Width Modulation)方式调制后的电压，由此进行电动机的驱动控制。
另一方面，作为对使产业用机械停止在特定位置的动作、即所谓的定向(定向停止)动作进行控制的方法，以下方法已被实用化，该方法是：例如，接收定向指令，并且使最大电流在电动机中流动来执行最大减速控制动作，检测最大的减速加速度，获取最快定向停止的状态值，然后，基于该状态值来制作用于停止在某个特定位置的指令，按照该指令来进行电动机的驱动控制。
例如，专利文献1中公开了以下内容：“一种主轴电动机的控制方法，用于驱动圆盘状存储介质，所述主轴电动机的控制方法的特征在于，在停止时停止施加正旋转驱动电流而施加逆旋转驱动电流，并检测主轴电动机的旋转速度和旋转加速度来运算直到停止为止所需要的所需停止时间和所需停止转速，在该所需停止转速小于规定值时，在从该时间点起经过了上述所需停止时间的时间点停止施加逆旋转驱动电流。”
专利文献2中公开了以下内容：“一种电动机停止用的控制装置，用于在具备多台电动机和电动机驱动装置的工艺线路中使各电动机紧急停止，其中，所述多台电动机包括用于驱动连续件的递送机的第一电动机和用于驱动所述连续件的卷取器的第二电动机，所述电动机驱动装置用于控制所述电动机，所述控制装置的特征在于，具备：输入部，其被实时地输入所述递送机和所述卷取器的各卷材直径信息以及所述各电动机的转速信息；记录部，其预先记录有所述各电动机的额定以及与所述各电动机连接的机械部的惯量；停止时间运算部，其基于输入到所述输入部的信息以及记录在所述记录部中的信息，来针对所述各电动机，运算当前时间点以规定的恒定转矩实施了再生制动的情况下的停止时间；转矩限制值运算部，其从由所述停止时间运算部运算出的所述各电动机的停止时间中指定最大的停止时间，并且针对所述各电动机运算用于使其与所指定的该最大停止时间相匹配地停止的转矩限制值；以及输出部，当该输出部被输入了用于使线路紧急停止的紧急停止指令时，将由所述转矩限制值运算部运算出的各转矩限制值输出至所述电动机驱动装置，并且进行以该转矩限制值进行了转矩限制后的再生制动。”
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2948830号公报
专利文献2：日本特开2012-175808号公报
发明内容
发明要解决的问题
在此，在上述的定向控制方法中，为了使得迅速且有效地停止在特定位置，设为在发出定向指令的同时，使最大电流在电动机中流动来执行最大减速控制动作。
然而，存在以下事例：难以使最大电流在电动机中流动来执行最大减速控制动作、并在该状态下使得高精度地停止在特定位置，其结果为，直到使得停止在特定位置为止的时间变长而招致效率下降。
因此，强烈希望一种能够使得更迅速且有效地停止在特定位置的方法。
用于解决问题的方案
本公开的电动机的控制装置的一个方式是使以规定速度旋转的旋转轴在停止指令之后定向停止的电动机的控制装置，其构成为具备：第一时间计算部，其根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算使所述旋转轴不改变旋转方向而停止在所述目标停止位置的情况下的第一时间；第二时间计算部，其根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算在使所述旋转轴的旋转暂时停止之后使该旋转轴向逆方向旋转来停止在所述目标停止位置的情况下的第二时间；比较部，其将所述第一时间与所述第二时间进行比较；以及定向停止控制部，其基于所述比较部的比较结果，以缩短直到停止在所述目标停止位置为止的时间的方式进行电动机的停止控制。
发明的效果
根据本公开的电动机的控制装置的一个方式，能够使被发出了定向指令时的电动机迅速且有效地停止在特定位置，进而使由电动机驱动的产业用机械等的动作迅速且有效地停止在特定位置。即，能够实现定向动作的高速化。
附图说明
图1是示出一个方式的电动机的控制装置的框图。
图2是示出第一时间的动作控制的速度与时间的关系的图。
图3是示出第一时间的动作控制的图。
图4是示出第一时间的动作控制的图。
图5是示出第二时间的动作控制的速度与时间的关系的图。
图6是示出第二时间的动作控制的图。
图7是示出第二时间的动作控制的图。
图8是示出第一时间的动作控制的变更例的速度与时间的关系的图。
图9是示出第一时间的动作控制的变更例的图。
附图标记说明
1：产业用机械的控制系统；2：电动机；3：电动机的控制装置；4：速度检测部；5：加速度计算部；6：不足/超出距离计算部；7：第一时间计算部；8：第二时间计算部；9：比较部；10：定向停止控制部。
具体实施方式
下面，参照图1至图9，对第一实施方式所涉及的电动机的控制装置进行说明。
本实施方式涉及一种电动机的控制装置，该电动机的控制装置例如用于适当地控制以下定向(定向停止)动作：控制用于驱动机床的主轴的电动机(产业用机械的旋转轴)，使得在换刀时主轴位置停止在能够进行换刀的特定位置等。
此外，本公开的电动机的控制装置只要能够控制具备电动机(旋转轴)的产业用机械的定向动作即可，不限于机床，当然也可以应用于对机器人、搬送机、测量器、试验装置、冲压机、压入器、印刷机、压铸机、注塑成型机、食品机械、包装机、焊接机、清洗机、涂装机、组装装置、安装机、木工机械、密封装置、切断机等其它产业用机械的电动机的驱动控制。
另外，电动机也可以不必是伺服电动机。
首先，如图1所示，本实施方式的机床的控制系统1具备电动机的控制装置3，该电动机的控制装置3例如用于基于指令部的CNC(计算机数值控制装置：ComputerizedNumerical Control)的指令，来控制驱动机床的主轴(旋转轴)等的电动机2，从而控制定向(定向停止)动作。
本实施方式的电动机的控制装置3具备：速度检测部4，其检测由电动机2驱动的主轴(旋转轴)的速度；加速度计算部5，其基于由速度检测部4检测出的速度来求出加速度，在发出定向指令的时间点对电动机的控制装置3设置目标停止位置。
并且，本实施方式的电动机的控制装置3具备：不足/超出距离计算部6，在发出了定向指令时，不足/超出距离计算部6根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，来计算相对于目标停止位置的不足距离、超出距离；第一时间计算部7，在发出了定向指令时，第一时间计算部7根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算使旋转轴(主轴)不改变旋转方向而停止在目标停止位置的情况下的第一时间；第二时间计算部8，其根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算在使旋转轴的旋转暂时停止之后使旋转轴向逆方向旋转来停止在目标停止位置的情况下的第二时间；比较部9，其将第一时间与第二时间进行比较；以及定向停止控制部10，其基于比较部9的比较结果，以缩短直到停止在目标停止位置为止的时间的方式进行电动机2的停止控制。
本实施方式的电动机的控制装置3构成为在发出定向(定向停止)指令之后以规定的速度从速度控制向位置控制切换时，根据当前速度、到目标位置(指令位置)的距离(角度)、定位时的加速度，来求出第一时间和第二时间，并选择使定位时间最短的动作。
<第一时间计算>
具体地说，本实施方式的电动机2的控制装置1的第一时间计算部7如下那样计算第一时间。
如图2、图3、图4(图1)所示，在发出定向指令的同时，加速度计算部5基于由速度检测部4检测出的当前速度来计算使得从位置控制开始位置起以电动机2的最大能力(固有的最大转矩)进行减速从而停止的加速度，定向停止控制部10以该加速度进行减速控制。
不足/超出距离计算部6计算在像这样使得从位置控制开始位置起进行减速从而停止的情况下相对于目标停止位置而言不足的距离、超出的距离。
在不足/超出距离计算部6得到的结果为停止在相对于目标停止位置而言不足距离S1的位置的情况下，为了校正不足的距离S1而发出定向指令，并从进行了速度控制的状态转移到位置控制。
从速度控制向位置控制的该转移是在发出定向指令后以最大能力进行减速并达到预先设定的速度V0的阶段(时间t0)中进行的。
定向停止控制部在(时间，速度)＝(t0，V0)的阶段，在时间(t1-t0)的期间通过加减速进行校正动作控制，以校正与距离S1相当的量。通过该校正动作，在时间t1的状态时速度变为V0，通过从(时间，速度)＝(t1，V0)起进行减速来移动距离S0，并停止在目标停止位置((时间，速度)＝(t2，0))。
这样，在不足/超出距离计算部6的计算结果为相对于目标停止位置而言不足距离S1的情况下，如图2所示，定向停止控制部10控制电动机2的驱动，使得在发出定向指令开始之后电动机2的轴仅通过正旋转来停止在目标停止位置。第一时间计算部7计算此时的从发出定向指令起直到停止在目标停止位置为止的第一时间。
<第二时间计算>
本实施方式的电动机的控制装置3的第二时间计算部8如下那样计算第二时间。
如图5、图6、图7(图1)所示，在发出定向指令的同时，加速度计算部5基于由速度检测部4检测出的当前速度来计算使得从位置控制开始位置起以电动机2的最大能力进行减速从而停止的加速度，定向停止控制部10以该加速度进行减速控制。
不足/超出距离计算部6计算在像这样使得从位置控制开始位置起以最大能力进行减速从而停止的情况下相对于目标停止位置而言不足的距离、超出的距离。
在不足/超出距离计算部6得到的结果为停止在相对于目标停止位置而言超出距离S1的位置的情况下，为了校正超出的距离S1而发出定向指令，并从进行了速度控制的状态转移到位置控制。
此外，通常，在出现停止在相对于目标停止位置而言超出距离S1的位置的结果的情况下，会进行控制使得主轴再旋转一圈之后停止在目标停止位置。因此，导致从发出定位指令起直到停止在目标停止位置为止的时间较长。
从速度控制向位置控制的该转移是在发出定向指令后进行最大减速并达到预先设定的速度V0的阶段(时间t0)进行的。
定向停止控制部在(时间，速度)＝(t0，V0)的阶段使得继续进行减速，并且使得移动超出目标位置的距离S0后暂时停止。然后，进行从移动了距离S0时的(时间，速度)＝(t1，0)起逆旋转距离S1后进行加减速的校正动作控制，来使得停止在目标停止位置((时间，速度)＝(t2，0))。
在像这样不足/超出距离计算部6的计算结果为停止在相对于目标停止位置而言超出距离S1的位置的情况下，定向停止控制部10如图5所示那样控制电动机2的驱动，使得在发出定向指令起之后使电动机2的轴以正旋转和逆旋转组合的方式来停止在目标停止位置。第二时间计算部8计算此时的从发出定向指令起直到停止在目标停止位置为止的第二时间。
<停止控制动作的选择>
接着，比较部9将如上述那样计算出的第一时间与第二时间进行比较，来确定哪个时间短。然后，选择直到停止在目标停止位置为止的时间短的第一时间或第二时间的动作，定向停止控制部10以缩短直到停止在目标停止位置为止的时间的方式进行电动机2的停止控制。
由此，在本实施方式的电动机的控制装置3中，能够使得迅速且有效地停止在特定位置。即，能够实现定向动作的进一步高速化。
以上，对电动机的控制装置的一个实施方式进行了说明，但是并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内适当地进行变更。
例如也可以如图8、图9所示，在发出定向指令之后进行最大减速并进行速度控制来达到速度V0的阶段(时间t0)，在此之后也通过速度控制来以最大减速移动距离S0’后停止((时间，速度)＝(t1，0))，在该阶段从速度控制切换为位置控制，根据加减速移动不足的距离S1从而停止在目标停止位置。也可以将像这样在发出定向指令之后使电动机2的轴仅通过正旋转来停止在目标停止位置的情况下的时间作为第一时间。
另外，在由于以电动机的最大能力进行减速而产生超出距离的情况下，构成为进行用于校正超出距离的逆旋转动作即可。

Claims (2)

1.一种电动机的控制装置，用于使以规定速度旋转的旋转轴在停止指令之后定向停止，所述电动机的控制装置具备：
第一时间计算部，其根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算使所述旋转轴不改变旋转方向而停止在所述目标停止位置的情况下的第一时间；
第二时间计算部，其根据当前速度、目标停止位置以及定位时的加速度，计算在使所述旋转轴的旋转暂时停止之后使该旋转轴向逆方向旋转来停止在所述目标停止位置的情况下的第二时间；
比较部，其将所述第一时间与所述第二时间进行比较；以及
定向停止控制部，其基于所述比较部的比较结果，以缩短直到停止在所述目标停止位置为止的时间的方式进行电动机的停止控制。
2.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，
在判断为所述第二时间比所述第一时间短的情况下，所述电动机的控制装置进行控制，使得在使所述旋转轴以最大能力减速停止之后，使所述旋转轴以就近旋转至所述目标停止位置的动作进行旋转来进行定位。
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