JPH03150090A - 主軸モータの制御方式 - 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 本発明は、主軸モータのベクトル制御方式に関し、特に
、主軸に取付けたワークに対し輪郭加工を行うときの主
輪モータの制御方式に関する。

従来の技術 工作機械の主軸を駆動する主軸モータには、従来、誘導
電動機が使用され、主軸の速度制御は該主軸モータをベ
クトル制御することによって行われている。

第２図はこの主軸モータのベクトル制御系の要部ブロッ
ク図である。

第２図中、符号１は速度指令ωＣとエンコーダ等で検出
したモータ速度ωｒとの差である速度偏差をＰＩ（比例
、積分）制御等を行って、トルク指令Ｔｃを出力する速
度コントローラ、符号２はトルク指令Ｔｃ、モータ速度
ωｒ及び設定された磁束弱め開始速度ωＰに基いて磁束
指令ΦＣを出力する磁束指令手段、符号３はトルク指令
Ｔｃを磁束指令ΦＣで除して２次電流指令１２ｃを出力
する２次電流指令手段、符号４は磁束指令ΦＣを定数ｋ
ｌで除して磁束電流指令ＩＯを出力する磁束電流指令手
段、符号５は２次電流指令１２ｃにモータのロータ巻線
抵抗Ｒ２を乗じた値を定数に２に磁束指令ΦＣを乗じた
値で除してすべり速度ωＳを出力するすべり速度算出手
段、符号６はすべり速度ωＳにモータ速度ωｒを加算し
てモータの駆動周波数ω０を作る駆動周波数指令手段、
符号７は２次電流指令１２ｃ、磁束電流指令１０．駆動
周波数ω０よりベクトル制御して電流指令（１次電流指
令）Ｉｃを出力するベクトル制御手段、符号８は駆動周
波数ω０．磁束指令ΦＣ及び駆動周波数ωＯで決まる２
π／３位相のずれた正弦値及び定数に３を乗じて各相の
起電力誘起電圧Ｅｏを推定する誘起電圧推定手段（なお
、第２図中には１相分のみを示している）、符号９は電
流指令Ｉｃから電流検出器で検出した各相の電流フィー
ドバック値Ｉｆを減じて各相の電圧指令Ｖｃを出力する
電流コントローラ（なお、■相分のみ図示している）で
ある。該電流コントローラ９の出力、電圧指令Ｖｃに推
定誘起電圧Ｅｏを加算して補償した電圧よりＰＷＭ（パ
ルス幅変調）処理を行ってインバータを駆動し、主軸モ
ータを駆動する。

そして、従来のベクトル制御においては、第３図に示す
ように磁束指令手段２は設定された磁束弱め開始速度ω
Ｐ　（さらにはインバータの直流リンク電圧）によって
決まるモータ速度ωｒに対する最大磁束Φｍ　ａ　ｘカ
ーブから、そのときのモータ速度ωｒに対応する最大磁
束指令Φｃ　ｍ　ａ　ｘを求め、トルク指令Ｔｃが最大
トルク指令Ｔｍａｘのときこの最大磁束指令Φｃ　ｍ　
ａ　ｘを磁束指令ΦＣとして出力し、トルク指令Ｔｃが
零のとき、モータの駆動モードによって決まる設定最小
磁束Φｍｉｎを磁束指令ΦＣを出力するように、トルク
指令Ｔｃの平方根に直線的に比例するトルク指令値Ｃを
を出力している。

即ち、トルク指令値Ｃは次の演算を行って出力している
。

なお、上記主軸モータの速度制御はＰＷＭ信号を作るた
めの電流指令までプロセッサによるソフトウェア処理で
行う方式が従来から行われている。

発明が解決しようとする課題 上述したように、トルク指令値Ｃはモータの動作モード
に関係なく第（１）式の演算を行うことによって求めて
いるが、磁束指令ΦＣに対し、モータに生じる実際の磁
束はインダクタンスのために遅れを生じる。そのため、
モータを低速で駆動するとき、磁束指令ΦＣに対する実
際の磁束の遅れのために速度むらが生じ、位置決め等に
おいて振動が生じて位置制御が難しいという問題がある
。

高速で駆動される通常の速度制御モードでは上記磁束指
令ΦＣに対する実際の遅れは問題とはならない。また、
工具を自動交換するときに、主軸を位置決めするオリエ
ンテーションモードにおいても、格別問題にするほどで
もない。

しかし、輪郭ｍ御（以下、Ｃ軸ｉｔ１ｍとイラ）モード
で主軸に取付けたワークに対し輪郭加工を行う場合、オ
リエンテーションモードにおける位置決め精度に比べ、
１００倍程度の位置決め精度が要求される。そのため、
Ｃ軸制御モードにおいて、磁束指令ΦＣをトルク指令Ｔ
ｃに比例して変動させると、実際の磁束の遅れのため速
度むらが生じて振動が生じ、正確な輪郭加工ができない
という問題がある。

そこで、本発明の目的は、Ｃ軸制御モードにおいて精度
の高い位置制御ができる主軸モータの制御方式を提供す
ることにある。

課題を解決するための手段 トルク指令値に応じて磁束指令値を変えて主軸モータを
ベクトル制御する主軸モータの制御方式において、本発
明は、主軸モータを低速で駆動し、主軸に取付けたワー
クに対し輪郭加工を行うＣ軸制御モード時には磁束指令
値を所定値に固定して主軸モータを制御し、Ｃ軸制御モ
ード以外のモードではトルク指令値に応じて磁束指令値
を変えて主軸モータを制御するによって、Ｃ軸制御モー
ド時に速度むら、振動が生じないようにして正確な輪郭
加工を可能にした。

作用 Ｃ軸制御モードにおいては、磁束指令ΦＣは設定された
所定値に固定されトルク指令Ｔｃの変動に対し変化しな
いから、実際の磁束の遅れはなく、速度むら、振動が生
じることはない。また、Ｃ軸制御モード以外の通常モー
ド、オリエンテーションモードにおいては従来と同様、
磁束指令ΦＣはトルク指令Ｔｃに応じて変動させ、従来
と同様のモータ制御を行う。

実施例 第１図は、主軸モータの制御をプロセッサの速度ループ
処理における磁束指令算出処理のフローチャートである
。

プロセッサは速度ループ処理周期毎、この第１図に示す
処理を実行し、まず、エンコーダ等で検出されるモータ
速度ωｒが磁束弱め開始速度ωＰ以下か否か判断しくス
テップＳ１）、磁束弱め開始速度ωＰ以下ならば最大磁
束Φｍａｘを最大磁束指令Φｃ　ｍ　ａ　ｘとしくステ
ップＳ２）、磁束弱め開始速度ωＰを超えていれば、次
の第（２）式の演算を行って最大磁束指令Φｃ　ｍ　ａ
　ｘを算出する。

Φｃｍａｘ＝ωＰａΦｍａｘ／ωｒ ・・・・・・　（２｝ 次に、現在設定されている駆動モードが通常の速度制御
モードかオリエンテーションモードかＣ軸制御モードか
判断しくステップＳ４）、通常モードであれば、設定さ
れている通常モードの最小磁束ＮＲΦｍ　ｉ　ｎをレジ
スタＡに格納しくステップＳ５）、オリエンテーション
モードであれば設定されているオリエンテーションモー
ドの最小磁束ＯＲΦｍ　ｉ　ｎをレジスタＡに格納しく
ステップＳ６）、このレジスタＡに格納された最小磁束
Φｍｉｎ、速度ループ処理（速度コントローラ１）によ
って出力されたトルク指令Ｔｃ、ステップＳ２．８３で
求めた最大磁束指令Φｃｍａｃ及び出力できる最大トル
ク指令Ｔｍａｘより、第（１）式の演算を行って磁束指
令ΦＣを求める（ステップＳ８）。この磁束指令ΦＣに
基いて、以後、従来と同様のベクトル制御を行う。

上述した処理は従来と同一の処理であるが、すＳ４でＣ
軸制御モードと判断されたとき、設定されているＣ軸制
御モードの磁束指令値ＣＦΦを磁束指令ΦＣとして出力
し、この磁束指令ΦＣでベクトル制御を行う。

このように、Ｃ軸制御モード時においては、ステップＳ
８で示す第（１）式の演算を行わず、磁束指令ΦＣを設
定値ＣＦΦに固定する。その結果、実際の磁束は変動せ
ず、磁束指令ΦＣに対する遅れもなくなるので、速度む
ら、振動が生じることなく、精度の高いＣ軸制御を可能
にする。

発明の効果 本発明は、主軸に取付けたワークに対し、輪郭加工を行
うＣ軸制御モード時には速度処理を一定値に固定したか
ら、トルク指令に変動があっても実際の磁束は変動せず
、モータの速度むらを低減させ、精度の高い輪郭加工を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁束指令算出処理の
フローチャート、第２図は主軸モータのベクトル制御系
のブロック図、第３図は従来の磁束指令算出の説明図で
ある。 ｌ・・・速度コントローラ、２・・・磁束指令手段、３
・・・２次電流指令手段、４・・・磁束電流指令手段、
５・・・すべり速度算出手段、ロー・・駆動周波数指令
手段、７・・・ベクトル制御手段、８・・・誘起電圧推
定手段、９・・・電流コントローラ。 第　１０ Ｇ芋内Ｓ１ 第３０　翫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トルク指令値に応じて磁束指令値を変えて主軸モータを
   ベクトル制御する主軸モータの制御方式において、主軸
   モータを低速で駆動し、主軸に取付けたワークに対し輪
   郭加工を行う輪郭制御モード時には磁束指令値を所定値
   に固定して主軸モータを制御し、輪郭制御モード以外の
   モードではトルク指令値に応じて磁束指令値を変えて主
   軸モータを制御することを特徴とする主軸モータの制御
   方式。