JPH0265688A - 速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 未発明は、交流電動機により駆動される主軸の速度を制
御する速度制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に工作機械の主軸等では、停止から１０万回転以上
の高速回転に至るまでの、広い範囲で安定した速度制御
が必要とされている。こうした速度制御装置では、イン
バータ出力電圧のピーク値を固定としその時間幅を可変
することにより平均電圧を調整するＰＷＭ　（パルス幅
変調）制御方式が有効である。このＰＷＭ制御には、ス
イッチングを行なう搬送波周波数をインバータ出力に同
期して換える同期方式と、同期させない非同期方式とが
ある。

（発明が解決しようとする課Ｍ） このような従来の２つの方式には、それぞれ次のよ−う
な特徴がある。

非同期方式では、回転数に比例して変化する正弦波を一
定周期の搬送波により比較し、ＰＷＭ（パルス幅変調）
変換しているため、搬送周波数を高い周波数まで上げる
ためには、回路を構成するためのコストが大きくなる。

つまり、１０万回転以上で速度制御を行なうためには、
搬送波の周波数が２０Ｋｌ（ｚ以上のものが必要であっ
て、しかｂパワー素子でのスイッチング時の損失や放熱
の処理の問題も生じる。

他方、同期方式では搬送波と正弦波とが回転数に無関係
に常に同期して運転されるため、中・高速の領域では、
搬送波とのビートもなく、安定なホＩＪ　７３１１が可
能であるが、低速時の速度制御においては、電流の制御
に工夫が必要となる。

そこで、高速領域では同期方式とし、低・中速回転の制
御を非同期方式に切り換えることが望ましい。しかし反
対に高速回転にｆ３行するときに非同期方式から同期方
式に切換える場合、円滑な同期信号が得られないために
、過渡現象が生じるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
同期運転に切り換えらねた際の電流指令を制御して過渡
現象を発生させないようにした速度制御装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、正弦波を搬送波と比較してパルス幅変
調指令を形成し、インバータ出力に基づいて形成される
回転１ｉｆｔ界により交流誘導電動機を速度制御する速
度制御装置において、前記電動機の回転数を検出してそ
れが基準値に一致したときに同期信号パルスを出力する
手段と、前記同期信号パルスが非同期搬送波に一致した
とき前記正弦波に同期する同期搬送波に切換える切替手
段と、萌記四Ｍｔ！ｋｌ送彼に切換えられた直後の電流
指令のゲインを前記電動機の回転数に反比例して制御す
る制御手段とを具備することを特徴とする速度制御装置
を提供できる。

（作用） 本発明の速度制御装置では、高速領域と中・低速領域で
の制御をそれぞれ、同期方式、非同期方式で行ない、こ
の制御方式の切換えの直後には、回転数に比例して電流
の読み込み値のゲインを下げるようにしている。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例の速度制御装置を示すブロ
ック図である。

第１図において、ｌはスピンドルを駆動する交流電動機
、２はレゾルバなどのパルスジェネレータで、回転速度
に比例した互いに９０”位相のずれた２つの正弦波信号
Ｐａ、Ｐｂを発生している。

３は４倍回路であり、正弦波信号Ｐａ、Ｐｂｈ）ら速度
パルス列を形成すると共にその周波数を４倍にしている
。

４は上記速度パルス列からその周波数を電圧に変換する
周波数電圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器という）である。

５は、図示しない速度指令回路から指令される速度指令
電圧と上記Ｆ／Ｖ変換器４からの実速度電圧の差つまり
速度偏差を演算する演算回路、６は誤差増幅器である。

７は、速度偏差に応じた誤差電圧から誤差速度に対応す
るパルス列を形成する電圧周波数変換器（Ｖ　／　Ｆ　
：Ｒ換器という）である。８は、この電圧周波数変換器
７と接続されたプログラマブル・インターバル・タイマ
（Ｐ　Ｉ　Ｔ）である、このＰＩＴ８は、データバスに
よりｃｐｕ　（中央処理装置）９、ＲＯＭ等のメモリ１
ｏ、後述する同期信号パルスを形成する第２のＰＴＴｌ
　１、ｒ１０ボート（入出力装置）１２、ドライバ部１
３、電流、電圧ループを構成するＡ／Ｄ変換器１４など
と接続されている。

上記ＲＯＭ等のメモリ１０は、コントロールプログラム
メモリ、データメモリとして、トルク対振幅特性（Ｔ−
ＩＡＩ特性）、トルク対位相特性（Ｔ−ψ特性）、回転
角対正弦値特性（サインパターン）などをデジタル的な
関数テーブルを記憶している。

１５は、この速度制御装置を非同期方式での制御モード
と、同期方式の制御モードとの間で切換える切替回路で
ある。この切替回路１５には、非同期制御に際して搬送
波周波数となる３ＫＨｚの信号が、発振回路１６から分
周器１７を介して供給されており、上記第２０ＰＩＴＩ
Ｉと接続されて、ＣＰＵ９に対して所定の搬送波用イ言
号をそのインタラブドとして出力している。

Ｉ８は、誤差増幅器６のエラー出力に対応するスリップ
パルスと４倍回路３からの速度パルスとの加算を行なう
演算器で、この加算結果が第２のＰＩＴＩ　１に与えら
れて、所定の周波数の正弦波が指令さｔする。

第２図は、上記実施例で搬送波用の信号を形成する切替
回路１５の回路構成の一例である。

この切替回路１５では、正弦波と同期した同期１３号パ
ルスの周期を観測しており、設定された回転数、例えば
１万５千回転を居えた場合に、ボート１２の第１の出力
０ＵＴＩが「１」になる。そして、アンドゲートＧ１が
同期信号パルスと非同期方式用の搬送波である３ＫＨｚ
信号とが同期することでオンし、アンドゲートＧ２、Ｇ
３とノットゲートＧ４とからなるゲートの出力によりフ
リップフロップ１５１がセットされる。この結果、ボー
ト１２には人力ＩＮＩがセットする。ＣＰＵ９ではこれ
を読んで、ボートの第２の出力０ＵＴ２を「１」にし、
これがアンドゲートＧ５、Ｇ６とノットゲートＧ７とか
らなるゲートに人力され、そのオアゲートＧ８からの出
力は、３ＫＩＩｚ信号から同期信号パルスに切換えられ
、以降は、同期方式での制御になる。

以上の切替回路１５の動作は、中速回転から高速回転に
移行する際のもので、反対に高速回転から低速回転に８
行する際の動作も含めて第３図にポしている。

第４図（ａ）は、同期方式への切替制御の一例を示す流
れ図である。ここで４士、同期方式に切り換えた後は、
電流制御のソフトにしたがって、ＣＰＵ９により電流値
が読み込まわるが、この場合に、１万５千回転から徐々
に高速になるにつれて、速度に比例してそのゲインを低
下するように制御している（同図（ｂ））。そして、あ
る回転数、例えば２万回転からは電流値の読み込みを止
める。これにより、電流処理に要する時間を短帰して、
制御の高速性を確保でざる。

こうして、非同期方式において低速領域での制御を行な
い、１万５千回転から１０万回転以上の速度で交流電動
機を制御する際には、同期方式に移行して速度制御を行
なうようにしているので、従来のコストの問題や、電流
制御の処理時間の問題を解決し、しかも移行時の過渡現
象を防止できる。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施態様に
ついて説明したが、その好ましい実施態様の説明は、構
成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲に記載
された本発明の精神に反しない限りでの種々な変形、あ
るいはそれらを組み合わせたものに変更することができ
ることは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、従来からある一
般的なパワー素子を使用でき、したがって安価に高速回
転に至るまでＡＣスピンドルモータの速度制御が可能と
なる速度制御装置を提供でざる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の速度制御装置を示すブロ
ック図、第２図は、同実施例で搬送波用の信号を形成す
る切替回路の一例を示す回路構成図、第３図は、同実施
例の切り換え動作を説明する流れ図、第４図は、同期方
式への切替制御の一例を示す図である。 ｌ・・・交流電動機、８．１１・・・ＰＩＴ、９・・・
ＣＰＵ、１５・・・切替回路。 特許出願人　ファナック株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　辻　　　　　實手糸売ネ
巾正書（自発） 昭和６３年１０月　５日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 】、事件の表示 昭和６３年　特許願　第２１６４８３号２、発明の名称 速度制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　山梨県南部留郡忍野村忍草字古馬場３５８０
番地 名称　ファナック株式会社 イナ　　バ　　　セイウ　エ　モン 代表者　　　稲　葉　清右衛門 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明ｊの欄 ７、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正弦波を搬送波と比較してパルス幅変調指令を形成し、
   インバータ出力に基づいて形成される回転磁界により交
   流誘導電動機を速度制御する速度制御装置において、前
   記電動機の回転数を検出してそれが基準値に一致したと
   きに同期信号パルスを出力する手段と、前記同期信号パ
   ルスが非同期搬送波に一致したとき前記正弦波に同期す
   る同期搬送波に切換える切替手段と、前記同期搬送波に
   切換えられた直後の電流指令のゲインを前記電動機の回
   転数に反比例して制御する制御手段とを具備することを
   特徴とする速度制御装置。