JP6538773B2

JP6538773B2 - モータ制御装置

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Publication number: JP6538773B2
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Authority: JP
Inventors: 章太郎橋本; 有紀森田
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Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
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Description

本発明は、モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置に関する。

誘導モータ又は同期モータ等のモータを駆動制御するモータ制御装置として、ロータリエンコーダ又はレゾルバ等の速度センサを用いるモータ制御装置と、このような速度センサを用いない、いわゆる速度センサレス制御を行うモータ制御装置とがある。特許文献１及び２には、モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置が記載されている。

例えば、特許文献２に記載のモータ制御装置は、モータの実電流値（電流ＦＢ値）からモータの１次周波数及びすべり周波数を推定し、１次周波数推定値からすべり周波数推定値を減算することによりモータの回転速度を推定し、この回転速度推定値に基づいてモータを駆動制御する。
このようなモータ制御装置は、速度センサを備えないため、低コスト化及び小型化等の利点を有する。また、速度センサのための配線が不要であるため、モータの防水性を高めることができる。

特許第５４３５２５２号公報特開２０１３−２４０１９４号公報

ところで、切削加工等を行う工作機械では、主軸（回転軸）を駆動するモータの回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態と、モータが停止した、すなわちモータの回転速度がゼロになった速度ゼロ状態とを検出している。例えば、速度到達状態を検出することにより、ワークの加工を開始する。一方、速度ゼロ状態を検出することにより、ワーク配置部の扉のロック解除を行う（安全確保のため）。

モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置において、これらの速度到達状態及び速度ゼロ状態の検出は、回転速度推定値に基づいて行われる。しかし、速度センサレス制御では、制御性能の限界により、回転速度推定値と実速度とが大きく乖離してしまうことがあり、速度到達状態及び速度ゼロ状態の検出精度が低下してしまうことがある。

そこで、本発明は、モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置において、モータの回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態、及び、モータの回転速度がゼロになった速度ゼロ状態の検出精度を高めることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るモータ制御装置（例えば、後述のモータ制御装置１）は、モータ（例えば、後述の誘導モータ３）の速度センサレス制御を行うモータ制御装置であって、前記モータの電流情報及び１次周波数情報に基づいて、前記モータの回転速度を推定する回転速度推定部（例えば、後述の回転速度推定部３０）と、前記モータの回転体の一部が接近しているときにＯＮ信号を出力し、前記モータの回転体の一部が接近していないときにＯＦＦ信号を出力する近接スイッチ（例えば、後述の近接スイッチ３１）と、前記近接スイッチから出力されたＯＮ信号及びＯＦＦ信号に基づいて、前記モータの回転速度を計算する回転速度計算部（例えば、後述の回転速度計算部３２）と、前記回転速度推定部で推定された回転速度推定値と前記回転速度計算部で計算された回転速度計算値とに基づいて、前記モータの回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態であるか否か、及び、前記モータの回転速度がゼロである速度ゼロ状態であるか否かの判定を行う状態判定部（例えば、後述の状態判定部３４）とを備える。

（２）（１）に記載のモータ制御装置において、前記状態判定部は、前記回転速度推定部で推定された回転速度推定値、及び、前記回転速度計算部で計算された回転速度計算値の両方が第１基準値以下である場合に、前記速度ゼロ状態であると判定してもよい。

（３）（１）又は（２）に記載のモータ制御装置において、前記状態判定部は、前記回転速度推定部で推定された回転速度推定値、及び、前記回転速度計算部で計算された回転速度計算値の両方が速度指令値を含む基準範囲以内である場合に、前記速度到達状態であると判定してもよい。

（４）（３）に記載のモータ制御装置において、前記状態判定部は、前記速度指令値と前記回転速度推定値との速度偏差の絶対値、及び、前記速度指令値と前記回転速度計算値との速度偏差の絶対値の両方が第２基準値以下である場合に、前記速度到達状態であると判定してもよい。

（５）（１）から（４）のいずれかに記載のモータ制御装置は、前記状態判定部が前記速度到達状態又は前記速度ゼロ状態であると判定したときに、前記速度到達状態又は前記速度ゼロ状態を上位制御装置に通知する状態通知部（例えば、後述する状態通知部３６）を更に備えてもよい。

本発明によれば、モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置において、モータの回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態、及び、モータの回転速度がゼロになった速度ゼロ状態の検出精度を高めることができるモータ制御装置を提供することができる。

本実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。近接スイッチの一例を説明するための図である。本実施形態に係るモータ制御装置による速度ゼロ状態の検出動作を示すフローチャートである。本実施形態に係るモータ制御装置の各部波形を示す図である。本実施形態に係るモータ制御装置による速度到達状態の検出動作を示すフローチャートである。本実施形態に係るモータ制御装置の各部波形を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。図１に示すモータ制御装置１は、数値制御装置（ＣＮＣ）２から供給される速度指令であって、加工プログラムに基づく速度指令に従って、誘導モータ３を駆動制御する。

誘導モータ３は、例えば切削加工を行う工作機械の主軸（回転軸）を駆動する。誘導モータ３は、ロータリエンコーダ等の速度センサを有さない、いわゆる速度センサレスのモータである。

モータ制御装置１は、ロータリエンコーダ等の速度センサを用いない、いわゆる速度センサレス制御を行うモータ制御装置である。モータ制御装置１は、誘導モータ３のベクトル制御を行う。

モータ制御装置１は、減算器１１と、速度制御器１２と、電流制御器１４と、１次周波数制御部１６と、すべり周波数計算部１８と、減算器２０と、２相−３相変換部２２とを備える。なお、すべり周波数計算部１８と減算器２０とは、回転速度推定部３０を構成する。
モータ制御装置１は、更に、近接スイッチ３１と、回転速度計算部３２と、状態判定部３４と、記憶部３５と、状態通知部３６とを備える。

減算器１１は、数値制御装置２から供給される速度指令値と、後述する回転速度推定部３０で推定された回転速度推定値（速度ＦＢ）との速度偏差を求める。
速度制御器１２は、減算器１１で求められた速度偏差に、例えばＰＩ（比例、積分）制御を施すことにより、電流指令値（トルク指令値）を生成する。

電流制御器１４は、速度制御器１２で生成された電流指令値（トルク指令値）と、電流検出器（図示せず）で検出されたモータ３の実電流値（駆動電流値、電流ＦＢ値）とに基づいて電圧指令値を生成する。電流制御器１４は、例えばベクトル制御を行う。具体的には、電流制御器１４は、電流指令値（トルク指令値）からｄ相電流指令値（励磁電流指令値）とｑ相電流指令値（トルク電流指令値）とを生成する。電流制御器１４は、ｄ相電流指令値と、ＵＶＷ３相の実電流値が２相−３相変換部２２で変換されたｄ相実電流値との差分に基づいてｄ相電圧指令値を生成する。また、電流制御器１４は、ｑ相電流指令値と、ＵＶＷ３相の実電流値が２相−３相変換部２２で変換されたｑ相実電流値との差分に基づいてｑ相電圧指令値を生成する。

１次周波数制御部１６は、速度制御器１２で生成された電流指令値（トルク指令値）に基づいて１次周波数指令値を求める。
なお、１次周波数指令値の算出方法としては種々の方法が知られている。例えば、電流指令値に代えて、実電流値（例えば、ｑ相実電流値）が用いられてもよいし、電流指令値（例えば、ｑ相電流指令値）と実電流値（例えば、ｑ相電流指令値）との電流偏差が用いられてもよい。

すべり周波数計算部１８は、速度制御器１２で生成された電流指令値（トルク指令値）に基づいて、すべり周波数推定値を計算する。具体的には、すべり周波数計算部１８は、ｄ相電流指令値及びｑ相電流指令値に基づいて、すべり周波数制御形ベクトル制御における最適すべり周波数を計算し、現在のすべり周波数推定値とする。例えば、すべり周波数推定値ω_Ｓ［ｒａｄ／ｓ］は、モータ３における相互インダクタンスＭ、２次インダクタンスＬ_２、２次抵抗値Ｒ_２、２次ｄ相磁束値φ_２ｄ、及び１次ｑ相電流値ｉ_１ｑに基づく次式により求められる。

ここで、定常時では、２次ｄ相磁束値φ_２ｄは、相互インダクタンスＭ、及び１次ｄ相電流ｉ_１ｄとに基づく次式により求められる。

これより、定常時のすべり周波数推定値ω_Ｓは、次式により求められる。

一般に、Ｋはすべり定数と呼ばれる。
なお、すべり周波数推定値の算出方法としては種々の方法が知られている。例えば、電流指令値に代えて、実電流値、例えばｑ相実電流値（ＦＢ）及びｄ相実電流値（ＦＢ）が用いられてもよい。

減算器２０は、１次周波数制御部１６で求められた１次周波数指令値と、すべり周波数計算部１８で求められたすべり周波数推定値とに基づく次式により、モータ３の回転速度推定値を求める。
回転速度推定値＝１次周波数指令値−すべり周波数推定値

本実施形態では、上述したすべり周波数計算部１８と減算器２０とが回転速度推定部３０として機能する。すなわち、回転速度推定部３０は、速度制御器１２で生成された電流指令値（電流情報）とすべり定数（換言すれば、モータ定数）とに基づいてすべり周波数を推定し、このすべり周波数推定値と１次周波数制御部１６で生成された１次周波数指令値（１次周波数情報）とに基づいてモータ３の回転速度を推定する。なお、回転速度推定部３０は、上述したように、電流指令値に代えて、実電流値（電流情報）を用いてもよい。

２相−３相変換部２２は、１次周波数制御部１６で生成された１次周波数指令値に基づいて、電流制御器１４で生成されたｄ相電圧指令値とｑ相電圧指令値とをｕｖｗ各相の電圧指令値に変換することにより、誘導モータ３を駆動するための電圧指令値を生成する。

近接スイッチ３１は、誘導モータ３に設けられている。近接スイッチ３１は、誘導モータ３に内蔵されていてもよいし、誘導モータ３の外部に設置されてもよい。
近接スイッチ３１は、例えばＪＩＳＣ８２０１−５−２又はＩＥＣ６０９４７−５−２で定義された近接スイッチ（proximity switch）であって、金属及び／又は非金属物体の接近を検出する誘導形近接スイッチ（inductive proximity switch）又は静電容量形近接スイッチ（capacitive proximity switch）等である。
近接スイッチ３１は、モータ３のシャフト（回転体）の一部が接近しているときにＯＮ信号を出力し、モータ３のシャフトの一部が接近していないときにＯＦＦ信号を出力する。

例えば、図２に示すように、モータ３のシャフト３ｓにおける直行する２つの径ｘ，ｙが異なる場合、近接スイッチ３１は、長径ｙ側が接近しているときにＯＮ信号（ＨＩＧＨレベルのパルス信号）を出力し、長径ｙ側が接近していないときにＯＦＦ信号（ＬＯＷレベルの信号）を出力する。図２の例では、モータ３のシャフト３ｓが１回転する間に、長径ｙ側が近接スイッチ３１に２回接近するため、近接スイッチ３１は２回のパルス信号を出力する。
なお、モータ３のシャフト（回転体）の形状は、これに限定されない。モータ３のシャフト（回転体）の形状の他の一例として、歯車形状が挙げられる。

近接スイッチ３１は、モータの速度制御系に用いられるロータリエンコーダ等の速度センサとは異なる。以下、近接スイッチとロータリエンコーダとの相違について説明する。
ロータリエンコーダは、Ａ相出力及びＢ相出力を備える。そのため、ロータリエンコーダを用いることにより、回転速度に加え、回転位置及び回転方向を検出することができる。更に、回転速度及び回転位置を、高精度かつ高速に検出することができる。
一方、近接スイッチは、ロータリエンコーダの出力パルスよりも非常に少ない１相のパルス、典型的にはモータ１回転あたり１回〜２回の１相のパルスを出力する。そのため、近接スイッチを用いることにより、回転速度の検出は可能であるが、回転位置及び回転方向を検出することはできない。
また、近接スイッチのパルス出力から回転速度を計算する場合、所定のサンプリング周期でパルス数をカウントして速度換算した後に平均化（平滑化）するため、回転速度の検出に時間がかかる。更に、サンプリング周期及び平均化時間により決まる回転速度の検出分解能が低い。このように、近接スイッチの出力パルスから計算した回転速度は応答性及び分解能が低いため、近接スイッチを、ロータリエンコーダのように速度制御系に使用することはできない。
本実施形態では、ロータリエンコーダ等の速度センサではなく、近接スイッチを用いて、以下のようにモータの回転速度の検出を行う。

回転速度計算部３２は、近接スイッチ３１から出力されたＯＮ信号及びＯＦＦ信号に基づいて、モータ３の回転速度を計算する。
例えば、回転速度計算部３２は、近接スイッチ３１からのＯＮ信号のパルス数を所定のサンプリング周期でカウントして速度に換算し、換算した速度をフィルタで平均化（平滑化）することにより、モータ３の回転速度を求める。
モータ３のシャフト３ｓが１回転する間に、近接スイッチ３１がｎ回のパルス信号を出力する場合、サンプリング周期Ｆｓ間に発生したパルス数は、次式により速度換算される。
速度（ｍｉｎ^−１）＝１／Ｆｓ×６０／ｎ
上式により計算された速度は、フィルタで平均化される。そのため、上述したように、計算された速度は、フィルタの時定数分だけ検出遅れを有する。

状態判定部３４は、回転速度推定部３０で推定された回転速度推定値と、回転速度計算部３２で計算された回転速度計算値とに基づいて、モータ３の回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態であるか否か、及び、モータ３の回転速度がゼロである速度ゼロ状態（モータ停止状態）であるか否かの判定を行う。
具体的には、回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が、記憶部３５に記憶された第１基準値以下である場合に、状態判定部３４は、速度ゼロ状態であると判定し、速度ゼロ状態を検出する。
また、回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が、記憶部３５に記憶された基準範囲であって速度指令値を含む基準範囲以内である場合に、状態判定部３４は、速度到達状態であると判定し、速度ゼロ状態を検出する。より具体的には、速度指令値と回転速度推定値との速度偏差の絶対値、及び、速度指令値と回転速度計算値との速度偏差の絶対値の両方が、記憶部３５に記憶された第２基準値（基準範囲幅の半分の値）以下である場合に、状態判定部３４は、速度到達状態であると判定し、速度ゼロ状態を検出する。

記憶部３５は、速度ゼロ状態の判定のための第１基準値、及び、速度到達状態の判定のための基準範囲（第２基準値）を予め記憶している。記憶部３５は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。

状態通知部３６は、状態判定部３４が速度到達状態と判定して速度到達状態を検出したときに、速度到達状態を検出したことを示す速度到達状態検出信号を数値制御装置（上位制御装置）２に通知する。
また、状態通知部３６は、状態判定部３４が速度ゼロ状態と判定して速度ゼロ状態を検出したときに、速度ゼロ状態を検出したことを示す速度ゼロ状態検出信号を数値制御装置（上位制御装置）２に通知する。

上述したモータ制御装置１における減算器１１、速度制御器１２、電流制御器１４、１次周波数制御部１６、すべり周波数計算部１８、減算器２０、２相−３相変換部２２、回転速度推定部３０、回転速度計算部３２、状態判定部３４、及び状態通知部３６は、例えば、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等の演算プロセッサで構成される。モータ制御装置１の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム、アプリケーション）を実行することで実現される。モータ制御装置１の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。

次に、図３を参照して、本実施形態のモータ制御装置１による速度ゼロ状態の検出動作について説明する。図３は、本実施形態のモータ制御装置１による速度ゼロ状態の検出動作を示すフローチャートである。

まず、回転速度推定部３０は、速度制御器１２で生成された電流指令値とすべり定数とに基づいてすべり周波数を推定し、このすべり周波数推定値と１次周波数制御部１６で生成された１次周波数指令値とに基づいてモータ３の回転速度を推定する。また、回転速度計算部３２は、近接スイッチ３１からのＯＮ信号及びＯＦＦ信号に基づいて、モータ３の回転速度を計算する。

次に、図３に示すように、状態判定部３４は、回転速度推定部３０で推定された回転速度推定値が第１基準値以下であるか否かを判定する（Ｓ１）。
ステップＳ１において、回転速度推定値が第１基準値以下である場合、状態判定部３４は、回転速度計算部３２で計算された回転速度計算値が第１基準値以下であるか否かを判定する（Ｓ２）。
ステップＳ２において、回転速度計算値が第１基準値以下である場合、すなわち回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が第１基準値以下である場合、状態判定部３４は、速度ゼロ状態であると判定し、速度ゼロ状態を検出する。
このとき、状態通知部３６は、速度ゼロ状態検出信号をＯＮ状態とし、速度ゼロ状態を数値制御装置２に通知する（Ｓ３）。

一方、ステップＳ１において回転速度推定値が第１基準値よりも大きい場合、又は、ステップＳ２において回転速度計算部が第１基準値よりも大きい場合、すなわち回転速度推定値及び回転速度計算値のいずれか一方が第１基準値よりも大きい場合、状態判定部３４は、速度ゼロ状態でないと判定する。
このとき、状態通知部３６は、速度ゼロ状態検出信号をＯＦＦ状態とする（Ｓ４）。

次に、図４を参照して、本実施形態のモータ制御装置１による速度ゼロ状態の検出動作をより詳細に説明する。図４は、本実施形態のモータ制御装置１の各部波形を示す図である。
図４において、実線が速度指令値を示し、一点鎖線が回転速度推定部３０で推定された回転速度を示し、二点鎖線が回転速度計算部３２で計算された回転速度を示す。また、図４には、速度ゼロ状態検出信号も示す。

時刻ｔ１において、速度指令値がゼロになると、回転速度推定値が低下し、回転速度計算値は回転速度計算部３２のフィルタの時定数分だけ遅延して低下する。このとき、速度ゼロ状態検出信号はＯＦＦ状態である。
時刻ｔ２において、回転速度推定値が第１基準値以下になるが（図３のＳ１においてＹＥＳ）、回転速度計算値が第１基準値よりも大きいので（図３のＳ２においてＮＯ）、速度ゼロ状態検出信号はＯＦＦ状態のままである（図３のＳ４）。
時刻ｔ３において、回転速度計算値も第１基準値以下になると、すなわち、回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が第１基準値以下になると（図３のＳ２においてＹＥＳ）、速度ゼロ状態検出信号がＯＮ状態となり、速度ゼロ状態が数値制御装置２に通知される（図３のＳ３）。

その後、時刻ｔ４において、速度指令値が供給されると、回転速度推定値が上昇し、回転速度計算値は回転速度計算部３２のフィルタの時定数分だけ遅延して上昇する。このとき、速度ゼロ状態検出信号はＯＮ状態のままである。
時刻ｔ５において、回転速度推定値が第１基準値よりも大きくなると、回転速度計算値が第１基準値以下であっても、速度ゼロ状態検出信号がＯＦＦ状態となり、速度ゼロ状態の通知が停止される。すなわち、本実施形態では、回転速度推定値及び回転速度計算値のいずれか一方が第１基準値よりも大きくなると、速度ゼロ状態の通知が停止される。
なお、回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が第１基準値よりも大きくなるときに、速度ゼロ状態の通知が停止される態様であってもよい。

次に、図５を参照して、本実施形態のモータ制御装置１による速度到達状態の検出動作について説明する。図５は、本実施形態のモータ制御装置１による速度到達状態の検出動作を示すフローチャートである。

次に、図５に示すように、状態判定部３４は、回転速度推定部３０で推定された回転速度推定値が基準範囲以内であるか否かを判定する。具体的には、状態判定部３４は、速度指定値と回転速度推定値との速度偏差の絶対値が第２基準値（基準範囲幅の半分の値）以下であるか否かを判定する（Ｓ１１）。
ステップＳ１１において、速度偏差の絶対値が第２基準値以下である場合、すなわち回転速度推定値が基準範囲以内である場合、状態判定部３４は、回転速度計算部３２で計算された回転速度計算値が基準範囲以内であるか否かを判定する。具体的には、状態判定部３４は、速度指令値と回転速度計算値との速度偏差の絶対値が第２基準値以下であるか否かを判定する（Ｓ１２）。
ステップＳ１２において、速度偏差の絶対値が第２基準値以下である場合、すなわち回転速度計算値が基準範囲以内である場合、すなわち回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が基準範囲以内である場合、状態判定部３４は、速度到達状態であると判定し、速度到達状態を検出する。
このとき、状態通知部３６は、速度到達状態検出信号をＯＮ状態とし、速度到達状態を数値制御装置２に通知する（Ｓ１３）。

一方、ステップＳ１１において回転速度推定値が基準範囲以内でない場合、又は、ステップＳ１２において回転速度計算部が基準範囲以内でない場合、すなわち回転速度推定値及び回転速度計算値のいずれか一方が基準範囲以内でない場合、状態判定部３４は、速度到達状態でないと判定する。
このとき、状態通知部３６は、速度到達状態検出信号をＯＦＦ状態とする（Ｓ１４）。

次に、図６を参照して、本実施形態のモータ制御装置１による速度到達状態の検出動作をより詳細に説明する。図６は、本実施形態のモータ制御装置１の各部波形を示す図である。
図６において、実線が速度指令値を示し、一点鎖線が回転速度推定部３０で推定された回転速度を示し、二点鎖線が回転速度計算部３２で計算された回転速度を示す。また、図６には、速度到達状態検出信号も示す。

時刻ｔ１１において、速度指令値が供給されると、回転速度推定値が上昇し、回転速度計算値は回転速度計算部３２のフィルタの時定数分だけ遅延して上昇する。このとき、速度到達状態検出信号はＯＦＦ状態である。
時刻ｔ１２において、回転速度推定値が基準範囲以内となるが（図５のＳ１１においてＹＥＳ）、回転速度計算値が基準範囲以内でないので（図５のＳ１２においてＮＯ）、速度到達状態検出信号はＯＦＦ状態のままである（図５のＳ１４）。
時刻ｔ１３において、回転速度計算値も基準範囲以内になると、すなわち回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が基準範囲以内になると（図５のＳ１２においてＹＥＳ）、速度到達状態検出信号がＯＮ状態となり、速度到達状態が数値制御装置２に通知される（図５のＳ１３）。

その後、時刻ｔ１４からt１５において、例えば外乱などにより回転速度計算値のみが低下し、基準範囲から外れてしまうと、速度到達状態検出信号はＯＦＦ状態になる。すなわち、本実施形態では、回転速度推定値及び回転速度計算値のいずれか一方が基準範囲以内でなくなると、速度到達状態の通知が停止される。なお、回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が基準範囲以内でなくなるときに、速度到達状態の通知が停止される態様であってもよい。
また、t１６において速度指令値が変更（低下）されると、回転速度推定値が低下し、回転速度計算値は回転速度計算部３２のフィルタの時定数分だけ遅延して低下する。このとき、回転速度推定値と回転速度計算値の両方が基準範囲から外れるため、速度到達状態検出信号はＯＦＦ状態になる。

その後、時刻ｔ１７において、回転速度推定値が基準範囲以内となるが（図５のＳ１１においてＹＥＳ）、回転速度計算値が基準範囲以内でないので（図５のＳ１２においてＮＯ）、速度到達状態検出信号はＯＦＦ状態のままである（図５のＳ１４）。
時刻ｔ１８において、回転速度計算値も基準範囲以内になると、すなわち回転速度推定値及び回転速度計算値の両方が基準範囲以内になると（図５のＳ１２においてＹＥＳ）、速度到達状態検出信号がＯＮ状態となり、速度到達状態が数値制御装置２に通知される（図５のＳ１３）。

ここで、従来のモータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置では、速度到達状態及び速度ゼロ状態の検出は、回転速度推定値に基づいて行われる。しかし、速度センサレス制御では、制御性能の限界により、回転速度推定値と実速度とが大きく乖離してしまうことがあり、速度到達状態及び速度ゼロ状態の検出精度が低下してしまうことがある。

これに対して、本実施形態のモータ制御装置１によれば、回転速度推定部３０は、モータ３の電流指令値（電流情報）及び１次周波数指令値（１次周波数情報）に基づいて、モータ３の回転速度を推定し、回転速度計算部３２は、近接スイッチ３１から出力されたＯＮ信号及びＯＦＦ信号に基づいて、モータ３の回転速度を計算する。そして、状態判定部３４は、回転速度推定部３０で推定された回転速度推定値に加え、回転速度計算部３２で計算された回転速度計算値に基づいて、モータ３の回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態であるか否か、及び、モータ３の回転速度がゼロである速度ゼロ状態であるか否かの判定を行う。
このように、電流指令値に基づいて推定された回転速度推定値に加え、近接スイッチ３１のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて計算された回転速度計算値を併用することで、速度到達状態及び速度ゼロ状態の検出（判定）精度を高めることができる。

また、本実施形態のモータ制御装置１によれば、状態通知部３６は、状態判定部３４が速度到達状態又は速度ゼロ状態であると判定したときに、速度到達状態又は速度ゼロ状態を数値制御装置（上位制御装置）２に通知する。
これにより、数値制御装置（上位制御装置）２は、工作機械における主軸（回転軸）の速度到達状態及び速度ゼロ状態を高い精度で認識することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、誘導モータを制御するモータ制御装置を例示したが、本発明の特徴はこれに限定されず、種々のモータを制御するモータ制御装置に適用可能である。例えば、本発明の特徴は、レゾルバ等の速度センサを有さない、いわゆる速度センサレスの同期モータを速度センサレス制御するモータ制御装置にも適用可能である。
なお、同期モータの速度センサレス制御における回転速度推定値と実速度との乖離よりも、誘導モータの速度センサレス制御における回転速度推定値と実速度との乖離の方が大きいので、本発明の特徴は、誘導モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置に好適に適用される。

１モータ制御装置
２数値制御装置（ＣＮＣ）
３誘導モータ
３ｓシャフト
１１，２０減算器
１２速度制御器
１４電流制御器
１６１次周波数制御部
１８すべり周波数計算部
２２２相−３相変換部
３０回転速度推定部
３１近接スイッチ
３２回転速度計算部
３４状態判定部
３５記憶部
３６状態通知部

Claims

モータの速度センサレス制御を行うモータ制御装置であって、
前記モータの電流情報及び１次周波数情報に基づいて、前記モータの回転速度を推定する回転速度推定部と、
前記モータの回転体の一部が接近しているときにＯＮ信号を出力し、前記モータの回転体の一部が接近していないときにＯＦＦ信号を出力する近接スイッチと、
前記近接スイッチから出力されたＯＮ信号及びＯＦＦ信号に基づいて、前記モータの回転速度を計算する回転速度計算部と、
前記回転速度推定部で推定された回転速度推定値と前記回転速度計算部で計算された回転速度計算値とに基づいて、前記モータの回転速度が速度指令値に到達した速度到達状態であるか否か、及び、前記モータの回転速度がゼロである速度ゼロ状態であるか否かの判定を行う状態判定部と、
を備える、モータ制御装置。
前記状態判定部は、前記回転速度推定部で推定された回転速度推定値、及び、前記回転速度計算部で計算された回転速度計算値の両方が第１基準値以下である場合に、前記速度ゼロ状態であると判定する、請求項１に記載のモータ制御装置。
前記状態判定部は、前記回転速度推定部で推定された回転速度推定値、及び、前記回転速度計算部で計算された回転速度計算値の両方が速度指令値を含む基準範囲以内である場合に、前記速度到達状態であると判定する、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
前記状態判定部は、前記速度指令値と前記回転速度推定値との速度偏差の絶対値、及び、前記速度指令値と前記回転速度計算値との速度偏差の絶対値の両方が第２基準値以下である場合に、前記速度到達状態であると判定する、請求項３に記載のモータ制御装置。
前記状態判定部が前記速度到達状態又は前記速度ゼロ状態であると判定したときに、前記速度到達状態又は前記速度ゼロ状態を上位制御装置に通知する状態通知部を更に備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。