DE10322533A1

DE10322533A1 - Traversiervorrichtung und Traversiersteuervorrichtung

Info

Publication number: DE10322533A1
Application number: DE10322533A
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Masai; Yoshito Umehara
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2003-12-11
Also published as: JP2003341935A; JP4078879B2; CN1459409A; CN1297462C

Abstract

Derzeit besteht die Forderung nach einer Traversiervorrichtung, die die Traversiergeschwindigkeit erhöht. Um die Traversiergeschwindigkeit durch Erhöhen des Drehmoments des Motors zum Traversieren zu erhöhen, nimmt die Trägheit des Rotors zu, wenn der Rotormagnet vergrößert wird, und eine hohe Traversiergeschwindigkeit geht stattdessen verloren. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Traversiersteuervorrichtung, die den Traversiermotor 11 steuert, der die Traversiervorrichtung 15 durch Drehung in beiden Richtungen mit einer Reziprokbewegung beaufschlagt. Der Traversiermotor 11 hat einen Rotor, der aus einer Rotorscheibe 21c gebildet ist, die aus einem scheibenförmigen Element gebildet ist, und ein Paar Statorelemente 22a, 22b, die gegeneinander gerichtet auf beiden Seiten des Rotors angeordnet sind. Die Traversiersteuervorrichtung hat einen Stator, der aus einem Statorelementenpaar 22 besteht, das einen Magnetkreis im Spalt 35 zwischen dem Paar Statorelemententeile 22a, 22b bildet. Die Traversiersteuervorrichtung gibt ein Drehmomentspannungsbefehlssignal entsprechend dem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente und dem Istdrehmomentstrompegel aus und steuert den Traversiermotor 11 durch Steuerung der Erregeung.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Traversier- bzw. Changiersteuervorrichtung, die die Bewegung des Rotors eines Traversiermotors auf eine Traversiervorrichtung überträgt und eine Steuerung derart durchführt, dass der Motor in beiden Richtungen zur Reziprokbewegung der Traversierführung gedreht und angetrieben wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Konstruktion der Traversiersteuervorrichtung, die die Traversierumkehrgeschwindigkeit erhöhen kann.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei einer üblichen Traversiervorrichtung, die in einer Spulmaschine oder dergleichen vorgesehen ist, die einen Faden auf eine Auflaufspule spult, während der Faden traversiert wird, überträgt ein Traversiermotor, der unter der Steuerung einer Traversiersteuervorrichtung in beiden Richtungen dreht, die Bewegung des Rotors des Traversiermotors auf eine Traversierführung, so dass die Traversierführung eine Reziprokbewegung durchführt (japanische Übersetzung der PCT-Veröffentlichung (Toku-Hyoou) 2001-516319).
Es besteht derzeit die Forderung nach einer Traversiervorrichtung, mit der die Traversiergeschwindigkeit erhöht wird. Um den Faden mit hoher Geschwindigkeit zu traversieren ist es notwendig, die Umkehrgeschwindigkeit der Traversierführung an den Enden der Reziprokbewegung zu erhöhen.
Die oben erwähnte Toku-Hyou 2001-516319 bezieht sich nur darauf, dass ein Permanentmagnet für den Rotor vorgesehen wird. Für den Traversiermotor wird allgemein ein Permanentmagnet (PM)-Motor vorgesehen, bei dem ein zylindrischer Permanentmagnet für den Rotor verwendet wird.
Um die Traversierführung mit hoher Geschwindigkeit umzukehren, ist bei der Umkehr ein großes Drehmoment erforderlich. Um das Drehmoment des üblichen PM-Motors zu erhöhen, kann man die Vergrößerung des Magneten des Rotors oder die Vergrößerung eines Eisenkerns, der aus einer Siliziumstahlplatte oder dergleichen hergestellt ist, in Erwägung ziehen.
Wenn man jedoch den PM-Motor verwendet, bei dem der Rotor ein zylindrischer Permanentmagnet ist und den Rotormagneten vergrößert, nimmt die Trägheit des Rotors zu, und die Hochgeschwindigkeitsumkehr wird verhindert. Daher wird die Hochgeschwindigkeitsumkehr beim Traversieren behindert, und der Faden sammelt sich an den Traversierenden. Außerdem tritt bei der Wickelform der Auflaufspule in Folge der Erzeugung einer Satteltaschenbildung ein Fehler auf.
Wenn man außerdem die maximale Traversiergeschwindigkeit im mittleren Teil der Traversierung hoch einstellt, und die Differenz zwischen der Traversiergeschwindigkeit und der Geschwindigkeit Null bei der Umkehr erhöht, tritt, da die Hochgeschwindigkeitsumkehr verhindert wird, eine Begrenzung der Nachgiebigkeit des Rotors auf, und es kann sich ein Nachteil wie eine Energieschwingung bzw. eine Drehmomentpulsation ergeben. Somit wird die Einstellung der maximalen Traversiergeschwindigkeit begrenzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Traversiersteuervorrichtung zu schaffen, die einen Traversiermotor mit geringer Trägheit und einem hohen Drehmoment verwendet, um die Hochgeschwindigkeitsumkehr der Traversierung zu steuern.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung überträgt ein Traversierverfahren die Bewegung des Rotors eines Traversiermotors auf eine Traversierführung und beaufschlagt den Traversiermotor mit einer Reziprokbewegung. Das Traversierverfahren umfasst das Ausgeben eines Drehmomentspannungssteuersignals auf der Grundlage eines elektrischen Stromsteuersignals der Drehmomentkomponente und eines elektrischen Strompegels des Istdrehmoments auf einen Stator. Außerdem ist der Stator aus einem Statorelementenpaar hergestellt, und bildet einen Magnetkreis durch das Paar Statorelemente, die auf beiden Seiten eines aus einem scheibenförmigen Element hergestellten Rotors gegeneinander gerichtet sind. Außerdem umfasst das Traversierverfahren die Steuerung des Traversiermotors durch Steuerung der Erregung und Steuerung des Antriebs der Traversierführung.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Flussspannungs-Steuersignal an den Stator auf der Grundlage des elektrischen Steuerbefehlsignals der Flusskomponente und des Istflusses des elektrischen Strompegels ausgegeben. Außerdem wird der Traversiermotor durch Steuerung der Erregung gesteuert.
Gemäß einem dritten Aspekt wird entsprechend einer Istposition, die von einer Positionsdetektoreinrichtung ermittelt wird, die die Istposition des Rotors, der aus dem scheibenförmigen Element besteht, ermittelt, ein Spannungsbefehlssignal an den Stator mit einer Zeitsteuerung ausgegeben, durch den der Rotor um einen bestimmten Voreilungswinkel relativ zur Istposition voreilt. Der Traversiermotor wird dann durch Steuerung der Erregung gesteuert.
Gemäß einem vierten Aspekt überträgt die Traversiersteuervorrichtung die Bewegung des Rotors des Traversiermotors auf die Traversierführung und steuert den Antrieb und die Drehung des Traversiermotors in beiden Richtungen, um die Traversierführung mit einer Reziprokbewegung zu beaufschlagen. Der Motor hat einen Rotor, der aus einem scheibenförmigen Element gebildet ist, und einen Stator. Der Stator hat zwei Statorteile, die auf beiden Seiten des Rotors gegeneinander gerichtet sind. Außerdem ist der Stator aus einem Statorelementenpaar hergestellt, und bildet durch das Statorelementenpaar einen Magnetkreis. Die Traversiersteuervorrichtung hat einen Motortreiber, der den Pegel eines elektrischen Steuerbefehls für den Stator berechnet und die Erregung steuert. Der Motortreiber umfasst eine elektrische Stromsteuereinheit der Drehmomentkomponente. Die elektrische Stromsteuereinheit der Drehmomentkomponente gibt ein Drehmomentspannungsbefehlssignal auf der Grundlage des elektrischen Steuerbefehlssignals der Drehmomentkomponente, das zum elektrischen Sollstrom werden soll, sowie des Istdrehmomentstroms aus.
Gemäß einem fünften Aspekt hat der Motortreiber eine elektrische Stromsteuereinheit der Flusskomponente. Die elektrische Stromsteuereinheit der Flusskomponente gibt ein Flussspannungssteuersignal auf der Grundlage des elektrischen Stromsteuerbefehls der Flusskomponente, die zum elektrischen Sollstrom werden soll, sowie des Istflussstroms aus.
Gemäß einem sechsten Aspekt hat die Traversiersteuervorrichtung eine Positionsdetektoreinrichtung, die die Istposition des aus einem scheibenförmigen Element gebildeten Rotors ermittelt. Der Motortreiber hat eine Voreilungswinkelerregungs-Positionsberechnungseinheit, die die Voreilungs- Erregungsposition, die einen vorgeschriebenen Voreilungswinkel bezüglich der Istposition des Rotors hat, auf der Grundlage der Istposition berechnet, die durch die Positionsdetektoreinrichtung ermittelt wird, und bestimmt die Größe des elektrischen Stromsteuerbefehls nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel auf der Grundlage des elektrischen Steuerbefehlssignals.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt den gesamten Aufbau einer Traversiervorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das den Aufbau des Motortreibers zur Vektorsteuerung und Steuerung des Voreilungswinkels eines Traversiermotors zeigt.
Fig. 3 ist ein Querschnitt des Traversiermotors.
Fig. 4 ist eine Teildarstellung, die ein Statorelement des Traversiermotors zeigt.
Fig. 5 ist eine Teilaufsicht, die einen Rotorteil des Traversiermotors zeigt.
Fig. 6 ist ein Querschnitt, der einen Rotor mit mehreren Rotorscheiben zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird der Aufbau der Traversiervorrichtung, die eine Traversiersteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung hat, beschrieben.
Wir Fig. 1 zeigt, wird eine Traversiervorrichtung 1, die die Traversiersteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung hat, in einer Spulmaschine verwendet, die einen Faden Y, der von einer Fadenlieferspule (in der Zeichnung nicht gezeigt) zu einer Auflaufspule 3 spult, während der Faden Y in der X-Richtung einer Spulenhülse traversiert wird. Die Auflaufspule 3 wird durch Spulen des Fadens Y um eine Spulenhülse 31 gebildet und von einer Gabel 32 drehbar gelagert.
Die Auflaufspule 3 in Fig. 1 ist eine Spule mit Konusenden, die durch allmähliches Reduzieren der Traversierbreite (der Spulenbreite) mit zunehmendem Spuldurchmesser gebildet wird. (Zum Beispiel ist die Wickelbreite La am Beginn des Spulens größer als die Wickelbreite Lb am Ende der Spulen). Die Form der Auflaufspule ist jedoch nicht auf solch eine Form mit Konusenden beschränkt.
Eine Friktionsrolle 2, die von einem Motor gedreht und angetrieben wird, kontaktiert den Außenumfang der Auflaufspule 3. Die Auflaufspule 3 wird von der Friktionsrolle 2 gedreht und angetrieben.
Die Traversiervorrichtung 1 hat einen Traversiermotor 11, dessen Rotor in beiden Richtungen angetrieben und gedreht werden kann. Die Traversiervorrichtung 1 hat außerdem eine Antriebsriemenscheibe 12, die vom Traversiermotor 11 (Rotor) gedreht und angetrieben wird und umgeschaltet werden kann, um in beiden Richtungen zu drehen. Die Traversiervorrichtung 1 hat auch angetriebene Riemenscheiben 13, die an den beiden Enden des Traversierbereichs vorgesehen sind, und einen Antriebsriemen 14, der um die Antriebsriemenscheibe 12 und die angetriebenen Riemenscheiben 13 geführt ist. Außerdem hat die Traversiervorrichtung 1 eine Traversiervorrichtung 15, die am Antriebsriemen 14 befestigt ist und den Faden Y führt.
Die oben beschriebene Traversiervorrichtung 1 hat den Traversiermotor 11 individuell für eine einzelne Auflaufspule 3, und die Position und die Geschwindigkeit der Traversierführung 15 werden von der Motorsteuereinheit 5 gesteuert, die einen Mikrocomputer aufweist.
Die Motorsteuereinheit 5 besteht aus einer Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52 und dem Motortreiber 51. Die Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52 gibt einen Positionsbefehl an den Antriebsmotor 11 aus. Der Motortreiber 51 steuert den Traversiermotor 11 derart, dass die Drehgeschwindigkeit des Traversiermotors 11 dem Positionsbefehl entspricht.
Es wird nun die Steuerung des Traversiermotors 11 durch die Motorsteuereinheit 5 beschrieben. Die Motorsteuereinheit 5 steuert die Position der Traversierführung 15 über den Traversiermotor 11. Wie oben beschrieben, hat die Motorsteuereinheit 5 die Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52, die ein Steuersignal (einen Positionsbefehl) für den Traversiermotor 11 erzeugt, um eine vorgeschriebene Antriebsoperation durchzuführen, und den Motortreiber 51, der den Traversiermotor 11 entsprechend dem erzeugten Befehlssignal steuert.
Die Hauptfunktionen der Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52 und des Motortreibers 51 werden durch einen gemeinsamen Mikrocomputer (in den Zeichnungen nicht gezeigt) realisiert.
Der Mikrocomputer hat eine CPU, die in das Hauptelement der Einrichtung zur Durchführung einer Bewegungssteuerfunktion und einer Motorantriebsfunktion bildet. Außerdem hat der Mikroprozessor einen ROM, der ein Steuerprogramm (ein Bewegungsprogramm) oder dergleichen der Traversierung steuert, sowie einen RAM der Berechnungsdaten oder dergleichen zwischenspeichert.
Die CPU führt die Steuerung (Traversiersteuerung) des Traversiermotors 11, die später beschrieben wird, nur durch Ausführen des im ROM gespeicherten Steuerprogramms durch.
Außerdem kann ein Mikrocomputer für jede Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52 bzw. jeden Motortreiber 51 vorgesehen sein, und jede Funktion kann durch einen gesonderten Mikrocomputer realisiert werden.
Außerdem sind ein Motordrehdetektor (Drehkodierer) 53 und ein Auflaufspulendrehdetektor 54 an die Motorsteuereinheit 5 angeschlossen. Der Motordrehdetektor 53 ist an einer Welle des Rotors des Traversiermotors 11 befestigt und ermittelt den Drehwinkel (die Position) des Traversiermotors 11. Der Auflaufspulendrehdetektor 54 ermittelt die Drehgeschwindigkeit der Auflaufspule 3. Der ermittelte Wert jedes Motordrehdetektors 53 und jedes Auflaufspulendrehdetektors 54 werden in die Motorsteuereinheit 5 eingegeben.
Eine Auflaufspulendurchmesser-Berechnungseinrichtung 52a ist in der Antriebsmuster- Erzeugungseinheit 52 der Motorsteuereinheit 5 vorgesehen. Der Auflaufspulendurchmesser wird immer auf der Grundlage des ermittelten Wertes des Auflaufspulendrehdetektors 54 während des Spulens berechnet.
Außerdem erzeugt eine Steuersignal-Generatoreinrichtung 52b, die in der Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52 vorgesehen ist, einen Positionsbefehl zur Steuerung des Antriebs des Traversiermotors 11 auf der Grundlage des im ROM gespeicherten Bewegungsprogramms und des berechneten Auflaufspulendurchmessers. Es kann auch ein anderes Verfahren als Auflaufspulendurchmesser-Berechnungsverfahren vorgesehen werden. Zum Beispiel kann die relative Position der Auflaufspule 3 bezüglich der Friktionsrolle 2 (der Winkel der Gabel 32) ermittelt werden.
Außerdem wird das im ROM gespeicherte Bewegungsprogramm auf der Grundlage von Parametern bzgl. der Auflaufspulenform wie der Auflaufspulenbreite La am Beginn des Spulens, der Auflaufspulenbreite Lb am Ende des Spulens, dem Auflaufspulendurchmessers D am Ende des Spulens und einem Neigungswinkel A gebildet. Die Daten des Parameters bzgl. der Auflaufspulenform werden von der CPU 6 übertragen, und durch Übertragen der Daten verschiedener Muster von der CPU 6 kann eine Auflaufspule mit einer vorgeschriebenen Form gebildet werden.
Der Motortreiber 51 hat einen Treiberkreis (in der Zeichnung nicht gezeigt) mit mehreren Schaltelementen. Der Motortreiber 51 gibt ein Motortreibersignal an den Traversiermotor 11 entsprechend dem Positionsbefehl aus, das von der Antriebsmuster-Erzeugungseinheit 52 erzeugt wird.
Der Traversiermotor 11, in den das Motortreibersignal eingegeben wurde, wird mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Frequenz des Positionsbefehls für nur einen Winkel entsprechend dem Positionsbefehl gedreht und angetrieben. Das heißt, der Motortreiber 51 ermittelt die Drehposition des Traversiermotors 11 durch den Drehdetektor 53 wie einen Drehkodierer. Außerdem bestimmt der Motortreiber 51 eine Abweichung zwischen der ermittelten Drehposition und dem Positionsbefehlspegel durch den Mikrocomputer. Der Antriebsmotor 51 steuert dann die Position des Traversiermotors 11 derart, dass die Abweichung Null wird, das heißt, dass die ermittelte Position mit dem Positionsbefehl übereinstimmt.
Insbesondere umfasst der Motortreiber 51, wie später unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird, eine Stromdetektoreinrichtung (einen Stromdetektor) 70 zur Ermittlung des Motorstroms. Der Motortreiber 51 berechnet einen Geschwindigkeitsbefehlspegel auf der Grundlage des Positionsbefehls und der vom Drehdetektor 53 ermittelten Istposition. Weiterhin berechnet der Motortreiber 51 den Strombefehlspegel auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehlspegels und der vom Drehdetektor 53 ermittelten Istposition. Der Motortreiber 51 steuert dann die Erregung des Traversiermotors 11 auf der Grundlage des Strombefehlspegels und des ermittelten Strompegels.
In der Motorsteuereinheit 5, die den Antrieb des Traversiermotors 11 wie oben beschrieben steuert, wird, wenn sich die Reziproktraversierführung 15 im mittleren Teil des Traversierhubs befindet, der sich vom einen Ende zum anderen Ende des Traversierbereichs erstreckt, der Traversiermotor 11 derart angetrieben, dass sich die Traversierführung mit hoher konstanter Geschwindigkeit bewegt. Wenn sich die Traversierführung 15 an beiden Enden des Traversierhubs befindet, wird der Traversiermotor 11 derart angetrieben, dass sich die Traversierführung 15 durch Änderung ihrer Geschwindigkeit mit einer Geschwindigkeit geringer als die Geschwindigkeit im mittleren Teil bewegt.
Insbesondere ist der Traversierhub der Traversierführung 15 in einen Konstantgeschwindigkeitsbereich des mittleren Teils und im Endbereich an den beiden Enden unterteilt. Im Konstantgeschwindigkeitsbereich bewegt sich die Traversierführung 15 mit etwa konstanter Geschwindigkeit mit einer bestimmten Führungsgeschwindigkeit als der Maximalgeschwindigkeit. Im Endbereich wird die Traversiergeschwindigkeit am Hubende Null, wo die Traversierführung 15 umkehrt, und die Traversiergeschwindigkeit nimmt zu, wenn sich die Traversierführung 15 vom Hubende zum mittleren Teil bewegt. Die Traversiergeschwindigkeit der Traversierführung 15 erreicht die Führungsgeschwindigkeit an der Grenze zwischen dem Endbereich und dem Konstantgeschwindigkeitsbereich.
Wie oben beschrieben, hat die Traversiersteuervorrichtung die CPU 6, die Daten an die Motorsteuereinheit 5 der Traversiervorrichtung 1 zur Bildung der Auflaufspule mit einer bestimmten Form überträgt. Die Motorsteuereinheit 5 hat die Auflaufspulendurchmesser-Berechnungseinrichtung 52a und die Steuersignal- Erzeugungseinrichtung 52b. Die Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 52b erzeugt das Traversiersteuersignal auf der Grundlage der Auflaufspulendaten, die von der CPU 6 übertragen wurden, und des Auflaufspulendurchmessers, der von der Auflaufspulendurchmesser-Berechnungseinrichtung 52a berechnet wurde.
Zur Bildung der Auflaufspule 3 mit einer bestimmten Form usw. durch Erzeugen des Positionsbefehls durch diese Einrichtung kann dann der Antrieb der Traversiervorrichtung 15 zuverlässig gesteuert werden.
Außerdem kann die Traversiersteuervorrichtung, die den Antrieb des Traversiermotors 11 steuert, eine Voreilungswinkelsteuerung zur Durchführung der Erregungssteuerung der Motorwicklung mit einer Zeitsteuerung durchführen, bei der die Position des Rotors um einen bestimmten Winkel bezüglich der Istposition des Rotors voreilt (das heißt um einen Voreilungswinkel).
In diesem Falle bestimmt das im ROM gespeicherte Bewegungsprogramm ein Traversiermuster wie die Geschwindigkeit und die Position des Rotors (oder die Geschwindigkeit und Position der Traversierführung 15). Der Traversiermotor 11 wird derart gesteuert, dass er dem Traversiermuster folgt.
Es wird nun der Fall anhand der Fig. 2 beschrieben, dass eine Voreilungswinkelsteuerung für den Traversiermotor 11 mittels einer Vektorsteuerung durchgeführt wird.
Wie oben beschrieben, ist das Befehlssignal, das von der Befehlssignal- Erzeugungseinrichtung 52b erzeugt wird, ein Signal, das einen Solldrehwinkel (ein Positionsbefehlssignal) des Motors angibt, der den Traversiermotor 11 bildet.
Die Positionssteuereinheit 61 im Motortreiber 51 erzeugt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal auf der Grundlage de Positionsbefehlssignals (der Sollposition), das mittels des Positionsbefehlssignals berechnet wird, und des Positionsberechnungsergebnisses (der Istposition), das durch eine Positionsberechnungseinrichtung 67 auf der Grundlage eines ermittelten Impulses des Motordrehdetektors 53, der ein Drehkodierer ist, berechnet wird. Insbesondere erzeugt die Positionssteuereinheit 61 das Geschwindigkeitsbefehlssignals durch PI-Steuerung oder PID-Steuerung durch Verwenden der Abweichung zwischen dem Positionsbefehlssignal und dem Positionsberechnungsergebnis, das durch eine Abweichungsberechnungseinheit 60 berechnet wird, und der zuvor eingestellten Verstärkung.
Die Geschwindigkeitssteuereinheit 62 erzeugt ein Strombefehlssignal (Iqref: q Achsensollstrom) der Drehmomentkomponente entsprechend dem Geschwindigkeitsbefehlssignal (der Sollgeschwindigkeit), das von der Positionssteuereinheit 61 erzeugt wird, und dem Geschwindigkeitsberechnungsergebnis (der Istgeschwindigkeit), das von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 68 auf der Grundlage eines ermittelnden Impulses des Kodierers berechnet wird. Insbesondere erzeugt die Geschwindigkeitssteuereinheit 62 das Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente durch die PI Steuerung oder die PID Steuerung unter Verwendung der Abweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal und dem Geschwindigkeitsberechnungsergebnis, sowie der voreingestellten Verstärkung. Das Strombefehlssignal (Idref: d Achsensollstrom) der Flusskomponente wird in eine Voreilungswinkel-Erregungspositionsberechnungseinheit 55a eingegeben. Bei diesem Beispiel besteht der Rotor aus einem Permanentmagneten, und es wird ein Rotorfluss gebildet. Daher wird das Strombefehlssignal der Flusskomponente zu Null gemacht, und nur das Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente wird geändert, und die Steuerung erfolgt derart, dass ein Drehmoment proportional dem Strom der Drehmomentkomponente erzeugt wird.
Außerdem kann das Strombefehlssignal der Flusskomponente ein von Null verschiedener Wert und ein negativer Wert sein.
Das Positionsberechnungsergebnis wird in die Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit 55a eingegeben. Die Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit 55a berechnet die Voreilungswinkel- Erregungsposition, die eine bestimmte Voreilungswinkelgröße bezüglich der Istposition des Rotors entsprechend dem Positionsberechnungsergebnis hat.
Eine Voreilungswinkel-Erregungsposition q' wird berechnet. Die Voreilungswinkel- Erregungsposition q' ist eine Position, die um eine bestimmte Voreilungswinkelposition A gegenüber der Maximumdrehmoment-Erregungsposition (der Position senkrecht zur Istposition des Rotors) q voreilt, in der das auf den Rotorfluss d, der die Istposition des Rotors angibt, gegebene Drehmoment maximal wird. Außerdem zeigt d' den Fluss in einer Richtung senkrecht zur Voreilungswinkel-Erregungsposition q', sowie eine imaginäre Rotorposition nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel. Außerdem wird die Voreilungswinkelgröße θ voreingestellt und -gespeichert.
Weiterhin wird das Geschwindigkeitsberechnungsergebnis der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 68 in die Voreilungswinkel- Positionsberechnungseinheit 55a eingegeben. Die Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit 55a ändert die Voreilungswinkelgröße θ entsprechend dem Geschwindigkeitsberechnungsergebnis, das die Istgeschwindigkeit des Rotors angibt.
Weiterhin wird das Strombefehlssignal (Iqref: q Achsensollstrom) der Drehmomentkomponente das von der Geschwindigkeitssteuereinheit 62 erzeugt wird, in die Voreilungswinkel-Erregungspositionsberechnungseinheit 55a eingegeben. Die Voreilungswinkel-Erregungspositionsberechnungseinheit 55a bestimmt die Größe des Strombefehlssignals der Drehmomentkomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Iqref: q Achsensollstrom) nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel entsprechend dem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente.
Daher wirkt ein Statorfluss (Drehmoment) in der Größe entsprechend dem Geschwindigkeitsabweichungspegel auf den Rotor.
Entsprechend der obigen Eingabe erzeugt die Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit 55a das Strombefehlssignal der Flusskomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Idref: d Achsensollstrom nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel) und ein Stromsteuersignal der Drehmomentkomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Iqref: q Achsensollstrom nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel).
Nun erzeugt eine Sinus, Kosinusberechnungseinheit (eine trigonometrische Funktionserzeugungseinheit) 77 ein trigonometrisches Funktionssignal (Sinussignal und Kosinussignal) entsprechend einem elektrischen Winkeldetektorsignal, das das Positionsberechnungsergebnis der Positionsberechnungseinheit 67 ist.
Die Stromsteuereinheit der Flusskomponente 64 gibt ein Spannungsbefehlssignal (d Achse-Spannungsbefehlssignal) der Flusskomponente entsprechend dem Steuerbefehlssignal der Flusskomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Idref) und dem Istflussstrompegel (id: .d Achsendetektionsstrompegel) aus. Insbesondere wird das Befehlssignal der Flussspannung durch PI-Steuerung oder PID-Steuerung unter Verwendung der Abweichung zwischen dem Strombefehlssignal der Flusskomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Idref) und dem Istflussstrompegel (id) und der zuvor eingestellten Verstärkung erzeugt.
Eine Stromsteuereinheit der Drehmomentkomponente 63 gibt das Drehmomentspannungsbefehlssignal (q Achsenspannungsbefehlssignal) entsprechend dem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Iqref) und dem Istdrehmomentstrompegel (iq: q Achsendetektionsstrompegel) aus. Insbesondere wird das Drehmomentspannungsbefehlssignal durch die PI-Steuerung oder die PID-Steuerung unter Verwendung der Abweichung zwischen dem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel (Iqref) und dem Istdrehmoment-Strompegel (iq) und der voreingestellten Verstärkung erzeugt. Ein Koordinaten-Konverter (ein dq/AB Phasenkonverter) 65 wandelt das Flussspannungsbefehlssignal und das Drehmomentspannungsbefehlssignal in ein Statorspannungsbefehlssignal (A-Phasenspannungsbefehlssignal und B- Phasenspannungsbefehlssignal) entsprechend dem trigonometrischen Funktionssignal um.
Eine A-, B-Phasenwellenform-Ausgangseinheit (eine PWM Inverter-Einheit) 66 liefert eine A-Phasenspannung und eine B-Phasenspannung dem Motor entsprechend dem Statorspannungs-Befehlssignal zu. Das heißt, dass die A-, B-Phasenwellenform- Ausgangseinheit 66 ein Leistungskonverter ist und eine PWM-Modulationseinheit (in den Zeichnungen nicht gezeigt) und einen Treiberkreis (in den Zeichnungen nicht gezeigt) aufweist. Die A-, B-Phasenwellenverlauf-Ausgangseinheit 66 moduliert den A- Phasenspannungsbefehl und den B-Phasenspannungsbefehl in ein PWM-Signal. Dann steuert die A-, B-Phasenwellenform-Ausgangseinheit 66 die Umschaltung des Treiberkreises, der mehrere Schaltelemente hat, über einen Basistreiberkreis.
Außerdem ermittelt ein Geschwindigkeitspositionsdetektor 53 die absolute Position des Motorrotors auf der Grundlage der Drehung des Traversiermotors 11. Zum Beispiel kann ein optischer Kodierer als Geschwindigkeitspositionsdetektor 53 verwendet werden, wobei der optische Kodierer einen Detektorimpuls (einen Absolutpositionsimpuls) entsprechend dem Drehwinkel der Ausgangswelle des Mctors erzeugen kann. Anstelle des optischen Kodierers kann ein Auflöser, ein Hallelement oder dergleichen verwendet werden. Außerdem kann die Drehwinkelgeschwindigkeit durch Verwendung eines Tachometers ermittelt werden und die ermittelte Drehwinkelgeschwindigkeit kann integriert und ausgegeben werden.
Der Motorstrom, der von den Stromdetektoren 70 ermittelt wird, wird als A- Phasenstrompegel IA, B-Phasenstrompegel IB durch eine Stromabtasteinheit 79 über einen D/A Konverter 78 extrahiert.
Der A-Phasenstrompegel IA und der B-Phasenstrompegel IB werden in einem d- Phasenstrompegel id und einen q-Phasenstrompegel iq vom Koordinaten Konverter (AB/dq Phasenkonverter) 80 entsprechend dem trigonometrischen Funktionssignal umgewandelt, das von der Sinus, Kosinusberechnungseinheit 77 erzeugt wird.
Weiterhin berechnet die Positionsberechnungseinheit 67 die Istposition des Rotors über die Signalverarbeitungseinheit 69 entsprechend dem Detektorsignal des Geschwindigkeitspositionsdetektors 53. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 68 berechnet die Istgeschwindigkeit des Rotors über die Signalverarbeitungseinheit 69 entsprechend dem Detektorsignal des Geschwindigkeitspositionsdetektors 53.
Der Stromdetektor 70 ermittelt den Rotorstrom des Traversiermotors 11. Der Stromdetektor 70 ist für jede A- und B-Phase vorgesehen.
Außerdem bilden die Stromsteuereinheit 63 der Drehmomentkomponente, die Stromsteuereinheit 64 der Flusskomponente, der Koordinatenkonverter (dq/AB-Phase- Konverter) 65 und die A-, B-Phasen-Wellenformausgangseinheit (PWM Invertereinheit) 66 oder dergleichen eine Erregungssteuereinrichtung zur Steuerung der Erregung der Motorwicklung derart, dass die Richtung des durch die Erregung erzeugten Flusses zur Motorwicklung zur Voreilungswinkel-Erregungsposition wird. Außerdem ist die d-q- Koordinate eine Koordinate des Motors, die sich mit der Drehung des Rotors dreht. Die d-Achse ist eine Koordinatenachse längs des Flusses des Rotors. Die q-Achse ist eine Koordinatenachse senkrecht zur d-Achse.
Mit der Durchführung der Vektorsteuerung zur Steuerung des Drehmomentstroms entsprechend der Rotorposition kann die Geschwindigkeit des Traversiermotors 11 oder das Drehmoment hochwirksam gesteuert werden.
Daher kann die Genauigkeit der Position der Traversierführung noch mehr erhöht werden, und die Traversierführung kann mit hoher Geschwindigkeit an den Enden der Traversierung umkehren. Die Wickelform der Auflaufspule kann daher verbessert werden und die Abspulcharakteristik bei der späteren Bearbeitung kann verbessert werden.
Da außerdem eine Hochgeschwindigkeitsumkehr durchgeführt werden kann, kann die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit im mittleren Teil der Traversierung reduziert werden, und es kann eine Hochgeschwindigkeitstraversierung realisiert werden.
Außerdem ist die Vektorsteuerung, die zur Steuerung des Traversiermotors 11 angewandt wird, eine Methode zur Durchführung der nachfolgenden Bearbeitung. Diesbedeutet, dass der ermittelte Motorstrom (A-Phasenstrom und B-Phasenstrom) in ein Drehmotorkoordinatensystem (d-q-Koordinatensystem) umgewandelt wird, das synchron mit dem Rotor dreht. Der Motorstrom wird dann, nachdem er in eine d- Achsenkomponente (Strom zur Erzeugung des Flusses) und eine q- Achsenkomponente (Strom, der zur Erzeugung des Drehmoments beiträgt) unterteilt wurde, gesteuert. Daher wird der Statorfluss in einer Richtung, die stets senkrecht zum Rotorfluss ist, erzeugt.
Außerdem sind Gründe dafür, den Wicklungsstrom bei einer bestimmten Zeitsteuerung nicht anwenden zu können die Erzeugung einer Verzögerung beim Anstieg des Stroms infolge des Einflusses der Induktivität der Statorwicklung oder eine Zunahme der Änderungsrate des Strombefehls bei Beschleunigung und Verzögerung, wenn der erforderliche Strompegel (das Drehmoment) zu groß wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der Geschwindigkeitspositionsdektor 53 zur Ermittlung der Istgeschwindigkeit des Rotors des Traversiermotors 11 vorgesehen. Der Voreilungswinkel kann entsprechend der ermittelten Istgeschwindigkeit des Rotors geändert werden. D. h., dass die Voreilungswinkelgröße durch die Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit 55a entsprechend der Istrotorgeschwindigkeit eingestellt wird, die vom Geschwindigkeitspositionsdektor 53 ermittelt wird. Durch Änderung der Voreilungswinkelgröße entsprechend der Istgeschwindigkeit z. B. durch Voreinstellen einer bestimmten Standardgeschwindigkeit, wenn die Istgeschwindigkeit des Rotors größer als die Standardgeschwindigkeit ist, kann die Voreilungswinkelgröße erhöht werden, und wenn die Istrotorgeschwindigkeit geringer als die Standardgeschwindigkeit ist, kann die Voreilungswinkelgröße verringert werden. Außerdem kann die Voreilungswinkelgröße derart geändert werden, dass sie der Istrotorgeschwindigkeit proportional ist. In jedem Falle kann die Beziehung der Istrotorgeschwindigkeit und der Voreilungswinkelgröße voreingestellt und -gespeichert werden. Vorzugsweise wird die Beziehung als ein Parameter veränderbar eingestellt. Daher kann die Voreilungswinkelgröße automatisch entsprechend der Istrotorgeschwindigkeit geändert werden. Somit kann die Voreilungswinkelgröße einen stets am meisten geeigneten Wert einnehmen, und das effektive Drehmoment kann stets mit geeigneter Zeitsteuerung erzeugt werden. Unabhängig von der Traversiergeschwindigkeit kann die Voreilungswinkelgröße stets auf dem am meisten geeigneten Wert gehalten werden, und es kann eine hochgenaue Positionssteuerung realisiert werden. Daher können die Abspulcharakteristika bei der späteren Bearbeitung der Auflaufspule verbessert werden.
Weiterhin kann in der Traversiersteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Voreilungswinkelgröße entsprechend der Istposition der Traversierführung 15 geändert werden. Z. B. kann eine "Führungspositionsdektoreinrichtung" innerhalb oder außerhalb der Voreilungswinkel-Erregungspositionsberechnungseinheit 55a vorgesehen werden, und die Istposition der Traversierführung 15 kann ermittelt werden. Die Voreilungswinkelgröße kann dann geändert werden, wenn sich die Traversierführung 15 im Konstantgeschwindigkeitsbereich im mittleren Teil des Traversierhubs befindet, und wenn sie die Traversierführung 15 am Endbereich an beiden Enden des Traversierbereichs befindet. Dies bedeutet, dass die Voreilungswinkelgröße so gesteuert werden kann, dass sie innerhalb des Konstantgeschwindigkeitsbereichs groß ist, wenn die Traversierführung 15 mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird. Die Voreilungswinkelgröße kann so gesteuert werden, dass sie innerhalb des Endbereichs klein ist, wenn die Traversierführung 15 mit niedriger Geschwindigkeit angetrieben wird. In diesem Falle kann die Beziehung zwischen der Position der Traversierführung und der Voreilungswinkelgröße voreingestellt und -gespeichert werden, und vorzugsweise wird die Beziehung als ein Parameter veränderbar eingestellt. Daher kann die Voreilungswinkelgröße automatisch entsprechend der Position der Traversierführung geändert werden.
Z. B. kann die Istposition der Traversierführung 15 durch Messen der Anzahl der Impulse des Detektorsignals des Drehdetektors 53 durch einen Zähler nach einer Umkehr des Rotors des Traversiermotors 11 (einer Umkehr der Traversierführung 15) ermittelt werden. Daher kann die Voreilungswinkelgröße entsprechend der Istposition der Traversierführung 15 auf einen am meisten geeigneten Wert eingestellt werden. Daher können die Maximalgeschwindigkeit im Konstantgeschwindigkeitsbereich und die Traversiergeschwindigkeit erhöht werden. Außerdem werden eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung im Endbereich ermöglicht, und die Bildung einer Satteltasche an den Kanten der Auflaufspule 3 kann verhindert werden. Außerdem wird eine sehr genaue Positionsteuerung an der Umkehrposition der Traversierführung 15 ermöglicht, und eine Fadenablösung kann verhindert bzw. die Wickelform der Auflaufspule 3 kann verbessert werden. Außerdem kann die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit im mittleren Teil der Traversierung reduziert werden.
Weiterhin wird, wie oben beschrieben, die Position des Traversiermotors 11 zur Übereinstimmung mit dem Eingangspositionsbefehl gesteuert. Die Voreilungswinkelsteuerung durch die Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit 55a kann die Voreilungswinkelgröße entsprechend der Eingangssollerregungsposition und der Istposition des Rotors ändern. Z. B. kann die Voreilungswinkelgröße kontinuierlich so geändert werden, dass sie der Größe der Differenz zwischen der Sollerregungsposition und der Istposition des Rotors proportional ist. Diese Zusammensetzung kann dadurch realisiert werden, dass der Voreilungswinkel-Erregungspositionsberechnungseinheit 55a ein Ausgangssignal (die Positionsabweichung) der Abweichungsberechnungseinheit 60 zugeführt wird, die sich vor der Positionssteuereinheit 61 in Fig. 3 befindet. Außerdem kann die Sollposition des Rotors durch den Positionsbefehl berechnet werden.
Wenn z. B. die Abweichung zwischen der Sollposition und der Istposition des Rotors groß ist (wenn eine große Verzögerung relativ zur Sollposition auftritt), kann die Voreilungswinkelgröße erhöht werden. Wenn die obige Abweichung gering ist (wenn eine geringe Verzögerung relativ zur Sollposition auftritt), kann die Voreilungswinkelgröße verringert werden. In diesem Falle kann die Beziehung zwischen der Abweichung und der Voreilungswinkelgröße voreingestellt und gespeichert werden, und die Beziehung wird vorzugsweise als ein Parameter veränderbar eingestellt. Daher kann die Voreilungswinkelgröße automatisch entsprechend der Nachgiebigkeit des Rotors relativ zur Sollposition geändert werden. Demgemäß kann durch Änderung der Voreilungswinkelgröße entsprechend dem Nachgiebigkeitsgrad des angetriebenen Rotors relativ zum Positionsbefehl, z. B. selbst wenn sich die Lastbedingungen ändern, eine hochgenaue Positionssteuerung dadurch realisiert werden, dass die Voreilungswinkelgröße stets in einem am meisten geeigneten Zustand gehalten wird, und die Abspulcharakteristika bei der späteren Bearbeitung können verbessert werden.
Außerdem kann mittels Durchführung der Voreilungswinkelsteuerung wie oben beschrieben das Drehmoment des Traversiermotors 11 erhöht werden. Wenn jedoch die Voreilungswinkelgröße zu stark erhöht wird, nimmt dagegen das Drehmoment ab. Daher umfasst die Voreilungswinkel-Erregungspositionsberechnungseinheit 55a einen Begrenzer zur Steuerung der oberen Grenze der Voreilungswinkelgröße. Durch Vorsehen des Begrenzers kann weitgehend das Auftreten der Abnahme des Drehmoments des Traversiermotors 11 aufgrund der Steuerung der Voreilungswinkelgröße verhindert werden. Daher kann das Auftreten der Verschlechterung der Form der Auflaufspule aufgrund der Abnahme der Positionsgenauigkeit verhindert werden.
Außerdem können aufgrund der Vektorsteuerung die Charakteristika des Drehmoments des Traversiermotors 11 verbessert werden, und es können stabile Drehmomentcharakteristika vom Niedergeschwindigkeitsbereich bis zum Hochgeschwindigkeitsbereich erhalten werden.
Der wie oben gesteuerte Traversiermotor 11 kann eine hochgenaue Positionssteuerung durchführen und die Umkehrgeschwindigkeit an den Traversierenden erhöhen. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Traversiermotor 11 ein Scheibenrotormotor, dessen Rotor eine geringe Trägheit und der ein hohes Drehmoment hat, so dass eine noch genauere Positionssteuerung und eine Hochgeschwindigkeitsumkehr an den Traversierenden realisiert wird.
Es wird nun der Aufbau des Traversiermotors 11 beschrieben.
Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, sind im Traversiermotor 11 Halterung 21a, 21b an der Antriebswelle 20 befestigt, und eine Rotorscheibe 21c, die ein scheibenförmiges Element ist, wird integral von den Halterungen 21a, 21b drehbar gelagert. Der Rotor besteht aus der Rotorscheibe 21c, die sich zusammen mit der Antriebswelle 20 drehen kann.
Außerdem sind Tragelemente 25a, 25b, die aus einem nichtmagnetischen Material wie Harz hergestellt sind, in axialer Richtung der Antriebswelle 20 gegeneinander gerichtet vorgesehen. Die Tragelemente 25a, 25b sind integral über Ringflansche 26a, 26b durch eine Schraube 29 gehalten.
Lager 39 sind in die Tragelemente 25a, 25b eingesetzt. Die Antriebswelle 20 ist durch die Lager 39 drehbar gelagert. Die Tragelemente 25a, 25b sind auf der einen bzw. anderen Seite der Rotorscheibe 21c vorgesehen. (In Fig. 3 ist das Tragelement 25a auf der Oberseite der Rotorscheibe 21c und das Tragelement 25b auf der Unterseite der Rotorscheibe 21c vorgesehen.)
Außerdem ist ein Statorelement 22a am Tragelement 25a vorgesehen, und eine Wicklung 23a ist darübergewickelt.
Die Statorelemente 22a, 22b sind laminierte Elemente und haben in der Seitenansicht eine U-Form. Ein Statorelementenpaar 22 ist durch zwei Statorelemente 22a, 22b gebildet, die gegeneinander gerichtet sind. Die Endflächen der äußeren Schenkel der entgegengesetzten U-förmigen Statorelemente 22a, 22b kontaktieren einander. Die Endflächen der inneren Schenkel der U-förmigen Statorelemente 22a, 22b sind voneinander getrennt, um einen Spalt 35 zu bilden.
Die Wicklungen 23a, 23b sind um die inneren Schenkel der U-förmigen Statorelemente 22a, 22b gewickelt, die den Spalt 35 bilden. Die Wicklungen 23a, 23b und die Statorelemente 22a, 22b (Statorelementenpaar 22) bilden den Stator.
Weiterhin ist im Spalt 35 durch das Paar Statorelemente 22a, 22b ein Magnetkreis gebildet. Die Rotorscheibe ist am Spalt 35 angeordnet.
Außerdem sind die Statorelemente 22a, 22b aus magnetischem Material wie Siliziumeisen und Stahl hergestellt.
Mehrere Statorelementepaare 22 sind in Umfangsrichtung mit der Antriebswelle 20 als Zentrum durch Bildung eines bestimmten Intervalls zwischen den Statorelementenpaaren 22 (durch einen bestimmten Abstand) angeordnet.
Wie Fig. 4 zeigt, ist jedes der Statorelementenpaare 22 in verschiedenen Abstandswinkeln wie einem Abstandswinkel (a), einem Abstandswinkel (b) und einem Abstandswinkel (c). . . in einem ungleichmäßigen Intervall angeordnet.
Mehrere magnetische Nordpole 211, die zum Nordpol magnetisch angezogen werden, und mehrere magnetische Südpole 212, die zum Südpol angezogen werden, sind auf der Rotorscheibe 21c in Umfangsrichtung nacheinander mit gleichem Winkel angeordnet.
Daher sind die magnetischen Nordpole 211 und die magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite und die Statorelementenpaare 22 derart angeordnet, dass alle magnetischen Nordpole 211 und magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite nicht dem Statorelementenpaar 22 zugewandt sind. Wenn die Rotorscheibe 21c z. B. derart angeordnet ist, dass das Statorelementenpaar 22 in einer bestimmten Position und der magnetische Nordpol 211 in einer bestimmten Position gegeneinander gerichtet sind, befinden sich ein Statorelementenpaar 22 und ein magnetischer Nordpol 211 bzw. jeder magnetischer Südpol 212 in anderen Positionen, die in Umfangsrichtung versetzt sind.
Verwendet man den Traversiermotor, bei dem die Statorelementenpaare 22 auf der Statorseite in einem bestimmten Intervall voneinander angeordnet sind und der eine Rotorposition hat, in der alle magnetischen Nordpole 211 und magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite gegeneinander gerichtet sind, ist die Umkehrposition bei der Umkehr der Traversierführung 15 wie nachstehend beschrieben.
Wenn der magnetische Nordpol 211 und der magnetische Südpol 212 in einer Position sind, die der Position zugewandt ist, in der das Statorelementenpaar 22 an der Umkehr der Traversierführung 15 angeordnet ist, wird die Anziehungskraft zwischen dem Statorelementenpaar 22 und allen magnetischen Nordpolen 211 und magnetischen Südpolen 212 groß. Daher kann die Traversierführung 15 genau und zuverlässig in der eingestellten Umkehrposition angeordnet werden.
Wenn sich der magnetische Nordpol 211 und der magnetische Südpol 212 in einer Position versetzt von der Position befinden, in der das Statorelementenpaar 22 an der Umkehr der Traversierführung 15 vorgesehen ist (d. h., wenn der magnetische Nordpol 211 oder der magnetische Südpol 212 in einer mittleren Position zwischen einem bestimmten Statorelementenpaar 22 und einem Statorelementenpaar 22 und einem anderen Statorelementenpaar 22 ist, das sich um einen Abstand entfernt befindet), wird der magnetische Nordpol 211 oder der magnetische Südpol 212 in der mittleren Position auf einer Seite zum Statorelementenpaar 22 bzw. das Statorelementenpaar 22 auf der anderen Seite weg von der eingestellten Umkehrposition gezogen. Der magnetische Nordpol 211 bzw. der magnetische Südpol 212 wird dann in einer von der eingestellten Umkehrposition versetzten Position angeordnet. Daher tritt eine Ungleichmäßigkeit in der Genauigkeit der Positionierung auf.
Wenn daher ein Spulvorgang mit Konusenden durchgeführt wird, bei dem sich die eingestellte Umkehrposition entsprechend dem Auflaufspulendurchmesser ändert (die eingestellte Umkehrposition bewegt sich allmählich zur Mitte der Auflaufspule), treten Fälle auf, bei denen die Position, in der die Traversierführung 15 genau in der eingestellten Umkehrposition umkehrt, und die Position, in der die Traversierführung nicht genau in der eingestellten Umkehrposition umkehrt, werden entsprechend der Umkehrposition gemischt. Daher ergeben sich Fälle, bei denen der schräge Teil an der Kante der Auflaufspule 3 ein treppenförmiges Muster erhält.
Wie oben beschrieben, wird die Auflaufspulenform durch das Coggingdrehmoment beeinflusst, das eine Drehmomentabweichung des Traversiermotors an der Umkehr der Traversierführung 15 ist.
Da jedoch bei dem Traversiermotor 11 der vorliegenden Erfindung durch Vermeiden, dass das Statorelementenpaar 22 auf der Statorseite und alle magnetischen Nordpole 211 und magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite gegeneinander gerichtet sind, entsprechen die Position aller Statorelementenpaare 22 und die Position der magnetischen Nordpole 211 und der magnetischen Südpole 212 gleichzeitig nicht einander bzw. sind an der Umkehr der Traversierführung 15 extrem gegeneinander versetzt. Selbst wenn sich die Position des Rotors in Drehrichtung relativ zum Stator . an irgendeiner Stelle befindet, unterscheiden sich die Gesamtanziehungskraft zwischen dem Statorelementenpaar 22 und dem magnetischen Nordpol 211 und dem magnetischen Südpol 212 nicht stark, und das Coggingdrehmoment kann reduziert werden.
Wie oben beschrieben können zwei Fälle betrachtet werden, um zu vermeiden, dass das Statorelementenpaar 22 auf der Statorseite und alle magnetischen Nordpole 211 und magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite gegeneinander gerichtet sind. Dies bedeutet, dass der magnetische Nordpol 211 und der magnetische Südpol 212 auf der Rotorseite mit gleichem Winkel angeordnet werden können, und die Statorelementenpaare 22 auf der Rotorseite können mit ungleichem Intervall angeordnet werden. Alternativ können die magnetischen Nordpole 211 und die magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite in ungleichem Intervall und die Statorelementenpaare 22 auf der Rotorseite können mit gleichem Intervall angeordnet werden. Daher kann leicht verhindert werden, dass das Statorelementenpaar 22 auf der Statorseite und alle magnetischen Nordpole 211 und die magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite gegeneinander gerichtet sind. Es gibt jedoch Fälle, wenn es nicht absolut notwendig ist, zu vermeiden, dass das Statorelementenpaar 22 auf der Statorseite und alle magnetischen Nordpole 211 und magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite gegeneinander gerichtet sind. Es gibt daher Fälle, bei denen es nicht notwendig ist, die magnetischen Nordpole 211 und die magnetischen Südpole 212 auf der Rotorseite und das Statorelementenpaar 22 auf der Statorseite mit ungleichem Intervall vorzusehen.
Außerdem ist der Rotor des Traversiermotors 11 aus der Rotorscheibe 21c gebildet, die ein laminiertes scheibenförmiges Element ist. Daher kann die Trägheit des Rotors extrem reduziert werden, und zusätzlich zur Vektorsteuerung kann die Umkehrgeschwindigkeit an den Traversierenden der Traversierführung 15 erhöht werden. Daher kann die Gesamttraversiergeschwindigkeit erhöht werden. Da die Traversierführung 15 mit höherer Geschwindigkeit umgekehrt werden kann, kann die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit im mittleren Teil der Traversierführung weiterreduziert werden, und es kann eine Hochgeschwindigkeitstraversierung realisiert werden. Die U-förmigen Statorelemente 22a, 22b sind auf beiden Seiten der Rotorscheibe 21c gegeneinander gerichtet angeordnet, und der Magnetkreis wird von zwei Statorelementen 22a, 22b gebildet, die die Größe des Spaltes 35 reduzieren können. Daher kann ein extrem kurzer Magnetkreis gebildet werden, und der Verlust magnetischer Energie kann minimiert werden. Daher kann das Drehmoment des Traversiermotors 11 erhöht werden, und die Umkehrgeschwindigkeit der Traversierführung 15 kann erhöht werden.
Außerdem kann der Traversiermotor 11 in einer weiteren, in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform, als Traversiermotor 111 gebildet werden.
Beim Traversiermotor 111 ist die Antriebswelle 20 genormt, und mehrere Rotorscheiben 21c (bei dieser Ausführungsform zwei) sind integral als Rotor an der gleichen Antriebswelle 20 drehbar befestigt. Weiterhin sind die Statorelementenpaare 22 als Stator für jede der Rotorscheiben 21c vorgesehen.
Der Traversiermotor 111 hat daher einen Aufbau, bei dem die Traversiermotoren 11 in Richtung der Antriebswelle 20 gestapelt sind. (Die Teile des Traversiermotors 111, die mit den gleichen Bezugsziffern wie die Teile des Traversiermotors 11 versehen sind, sind gleich den Teilen des Traversiermotors 11, die die gleiche Bezugsziffer haben).
Wie oben beschrieben kann durch Anordnen mehrerer Rotorscheiben 21c an der Antriebswelle 20 im Vergleich zum Traversiermotor 11, der nur eine Rotorscheibe 21c hat, das Antriebsdrehmoment der Antriebswelle 20 erhöht werden, und die Umkehrgeschwindigkeit der Traversierführung 15 kann erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung hat folgenden Wirkungen: Das Drehmomentspannungsbefehlssignal wird entsprechend dem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente und dem Istdrehmomentstrompegel an den Stator ausgegeben, der aus dem Statorelementenpaar gebildet ist, und der den Magnetkreis durch zwei Statorelemente bildet, die gegeneinander gerichtet auf beiden Seiten des Rotors angeordnet sind, der aus einem scheibenförmigen Element gebildet ist. Weiterhin wird der Traversiermotor durch Steuerung der Erregung gesteuert. Außerdem kann durch Steuerung des Antriebs der Traversierführung eine solche Steuerung durchgeführt werden, dass das Spannungsbefehlssignal auf der Grundlage des Strombefehlssignals, das den Sollstrom bilden soll, und des Iststroms, ausgegeben wird, und die Trägheit des Rotors kann soweit wie möglich reduziert werden. Daher kann die Umkehrgeschwindigkeit der Traversierführung an den Traversierenden erhöht werden. Somit kann die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit im mittleren Teil der Traversierung reduziert werden, und die Gesamttraversiergeschwindigkeit kann erhöht werden.
Außerdem kann auf der Statorseite der Spalt zwischen dem Paar Statorelementen reduziert werden. Somit kann der Magnetkreis, der im Spalt gebildet werden, extrem kurz gemacht werden, und der Verlust magnetischer Energie kann minimiert werden. Weiterhin kann das Drehmoment des Traversiermotors erhöht werden, und die Umkehrgeschwindigkeit der Traversierführung kann erhöht werden.
Entsprechend der Positionsdektoreinrichtung, die die Istposition des Rotors ermittelt, der aus dem scheibenförmigen Element gebildet ist, und der Istposition, die durch die Positionsdetektoreinrichtung ermittelt wird, wird das Spannungsbefehlssignal an den Stator mit einer Zeitsteuerung ausgegeben, bei der der Rotor um einen bestimmten Voreilungspegelwinkel gegenüber der Istposition voreilt, und der Traversiermotor wird durch Steuerung der Erregung gesteuert. Daher kann die Umkehrgeschwindigkeit der Traversierführung an den Traversierenden erhöht werden. Dadurch kann die Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit im mittleren Teil der Traversierung weiter reduziert werden, und die Gesamttraversiergeschwindigkeit kann erhöht werden.

Claims

1. Traversierverfahren zur Übertragung der Bewegung eines Rotors eines Traversiermotors auf eine Traversierführung und zur Beaufschlagung der Traversierführung mit einer Reziprokbewegung,
gekennzeichnet durch:
Ausgeben eines Drehmomentsspannungsbefehlssignals entsprechend einem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente und einem Istdrehmoment- Strompegel an einen aus einem Statorelementenpaar gebildeten Stator, der durch das Paar Statorelemente, die auf beiden Seiten des Rotors, der aus einem scheibenförmigen Element gebildet ist, gegeneinander gerichtet angeordnet sind, einen Magnetkreis bildet;
Steuerung des Traversiermotors durch Steuerung der Erregung; und Steuerung des Antriebs der Traversierführung.

2. Traversierverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Ausgeben eines Flussspannungsbefehlssignals entsprechend dem Strombefehlssignal der Flusskomponente und dem Istflussstrompegel an dem Stator;
Steuerung des Traversiermotors durch Steuerung der Erregung;
und Steuerung des Antriebs der Traversierführung.

3. Traversierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
Ausgeben eines Spannungsbefehlssignals an den Stator mit einer Zeitsteuerung, bei der der Rotor um einen bestimmten Voreilungswinkel gegenüber der Istposition voreilt, die von einer Positionsdetektoreinrichtung ermittelt wird, der die Istposition des aus dem scheibenförmigen Element gebildeten Rotors ermittelt;
und Steuerung des Traversiermotors durch Steuerung der Erregung.

4. Traversiersteuervorrichtung, die die Bewegung eines Rotors eines Traversiermotors auf eine Traversierführung überträgt und den Antrieb und die Drehung in beiden Richtungen des Traversiermotors zur Reziprokbewegung der Traversierführung steuert, wobei der Motor einen Rotor hat, der aus einem scheibenförmigen Element gebildet ist, sowie einen Stator, der ein Paar Statorelemente aufweist, die gegeneinander gerichtet auf beiden Seiten des Rotors angeordnet sind, und der aus einem Statorelementenpaar gebildet ist, das einen Magnetkreis aus einem Paar Statorelementen bildet, bestehend aus einem Motortreiber, der einen Strombefehlspegel für den Stator berechnet und die Erregung steuert, wobei der Motortreiber eine Stromsteuereinheit der Drehmomentkomponente aufweist, die ein Drehmomentspannungsbefehlssignal entsprechend dem Strombefehlssignal der Drehmomentkomponente das zum Sollstrom werden soll, und einem Istdrehmomentstromwert ausgibt.

5. Traversiersteuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Motortreiber eine Flusskomponenten-Stromsteuereinheit aufweist, die ein Flussspannungs-Befehlssignal entsprechend dem Strombefehlssignal der Flusskomponente, das zum Sollstrom werden soll, und einem Istflussstrom, ausgibt.

6. Traversiersteuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bestehend aus
einer Positionsdetektoreinrichtung zur Ermittlung der Istposition des Rotors, der aus einem scheibenförmigen Element gebildet ist,
wobei der Motortreiber eine Voreilungswinkel- Erregungspositionsberechnungseinheit hat, die eine Voreilungswinkel- Erregungsposition berechnet, die eine bestimmte Voreilungswinkelgröße relativ zur lstposition des Rotors entsprechend der Istposition hat, die von der Positionsdetektoreinrichtung ermittelt wird, und die Größe eines Strombefehlssignals nach Beaufschlagung mit dem Voreilungswinkel entsprechend dem Strombefehlssignal bestimmt.