JPH0431836Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は可変速電動機の速度制御装置に関す
る。

電動機が負負荷状態すなわち負荷が電動機を駆
動する状態にあるとき、定速運転を行なうために
電動機を制動制御する必要がある。このような負
荷状態としては、例えば、クレーンの荷の巻き降
し時に電動機が荷によつて駆動される場合があ
る。あるいは、マシニングセンタと呼ばれる工作
機械の工具ホルダがあり、第６図に示すように、
この工具ホルダ４０には多数の工具４１が収納さ
れており、工具ホルダ４０を電動機１０によつて
回転させて、この多数の工具の内から必要な工具
を取り出して工作機械（図示せず）にセツトす
る。このため、工具ホルダ４０の工具が取り出さ
れた部分の荷重が減り、工具ホルダ４０全体の回
転荷重が不平衡となる。

従来、上述のような負負荷状態における可変速
電動機の速度制御においては、電動機速度によつ
て制動トルクを切替えることは行なわれていなか
つた。すなわち、第１図に示すように、電動機の
制動時においては、時刻t₀からt₁までの一定速度
から停止に至る時の制動制御がともに一定の制動
トルクで行なわれていた。しかるに、一定速度時
の制動に要するトルクは一定速度から停止に至る
際の制動に要するトルクよりも小さい。したがつ
て、終始一定の制動トルクで制動制御を行なう場
合に、時刻t₀からt₁までの一定速度に最適である
制動トルクに速度制御装置を調整すると、時刻t₁
からt₂までの一定速度から停止に至る際に制動ト
ルクが不足して制動できない事態になり、一方、
時刻t₁からt₂までの停止に至る際に最適である制
動トルクに調整すると、時刻t₀からt₁までの一定
速度時に制動トルクが過大となり振動が生じるな
どの問題点を有していた。

本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、制動制御時において、一定速度
からより低速に減速あるいは停止させるために制
動をかける場合に、制動トルクを上記一定速度時
の制動トルクよる増加させて、上記問題点を除去
し得る可変速電動機の速度制御装置を提供するこ
とである。

以下、本考案の一実施例について図面にもとづ
いて説明する。

可変速電動機の速度制御装置は、第２図に示す
ように、速度設定器１の速度設定値がソフトスタ
ート回路２を経て速度調節器３に入力され、この
速度調節器３において速度設定値と電動機１０の
実速度値とが比較されこの偏差に対するPI演算
が行なわれる。さらに、この速度調節器３の出力
に応じて駆動側パルス制御回路６あるいは制動側
パルス制御回路９から出力される信号によつて主
回路７を構成するサイリスタの導通角制御が行な
れ、電動機１０の速度制御が行なわれる。

第２図に示す可変速電動機の速度制御装置にお
いては、速度設定器１の固定端子が−EV電源と
アースの間に接続され、速度設定器１の可動端子
がソフトスタート回路２に接続される。さらに、
このソフトスタート回路２の出力が速度調節器３
の入力端子３ａに接続され、速度調節器３の出力
端子３ｂが、駆動状態判別ダイオード４のカソー
ドに接続されるとともに制動状態判別ダイオード
５のアノードに接続される。上述のソフトスター
ト回路２においては、その入力信号に対応して一
定の割合で徐々に変化する信号が出力され、ま
た、速度調節器３においては、このソフトスター
ト回路２の出力信号と後述する可変速電動機の速
度帰還信号とを比較してその偏差に対するPI演
算を行ない、可変速度電動機の速度制御信号を出
力する。また、駆動状態判別ダイオード４は速度
調節器３の出力信号が正電圧のときこの信号を通
過させ、一方、制動状態判別ダイオード５は速度
調節器３の出力信号が負電圧のときこの信号を通
過させる。

駆動状態判別ダイオード４のアノードが駆動側
サイリスタ点弧パルス発生器６に接続され、さら
に、駆動側サイリスタ点弧パルス発生器６の出力
が主回路７に接続される。また、制動状態判別ダ
イオード５のカソードが抵抗８を介して制動側サ
イリスタ点弧パルス発生器９に接続され、さら
に、制動側サイリスタ点弧パルス発生器９の出力
が主回路７に接続される。この駆動側サイリスタ
点弧パルス発生器６及び制動側サイリスタ点弧パ
ルス発生器９において、各々その入力信号に対応
して主回路７を構成するサイリスタへ点弧パルス
を出力する。

電動機１０に主回路７が接続され、給電源（図
示せず）からこの主回路７を経て電動機１０に電
力が供給される。電動機１０によつて負荷１１が
駆動され、さらに、電動機１０に回転速度を検出
するタコジエネレータ１２が取り付けられ、この
タコジエネレータ１２の出力が速度調節器３の入
力端子３ｃに接続される。

一方、制動時における制動トルクを切替えるべ
き速度を設定するための可変抵抗器１３の固定端
子が＋EV電源とアースの間に接続され、可変抵
抗器１３の可動端子が抵抗１４を介して増幅器１
５の−入力端子に接続される。増幅器１５の−入
力端子にはさらに抵抗１６を介して速度設定器１
の可動端子が接続され、増幅器１５の＋入力端子
は接地される。この増幅器１５の出力端子は抵抗
１７を介してトランジスタ１８のベースに接続さ
れ、トランジスタ１８のコレクタが抵抗１９を介
して制動側サイリスタ点弧パルス発生器９の入力
端子に接続され、トランジスタ１８のエミツタが
接地される。この回路においては、速度設定器１
の出力である速度設定値と可変抵抗器１３の出力
である制動トルクを切替えるべき速度の設定値と
を比較して、速度設定器１の設定値の絶対値が設
定器１３の設定値よりも大であるとき、増幅器１
５から正の一定電圧を出力する。このとき、トラ
ンジスタ１８が導通して、制動側サイリスタ点弧
パルス発生器９には速度調節器３から出力される
電圧が抵抗８と抵抗１９で分圧された電圧が入力
される。また、速度設定器１の設定値の絶対値が
設定器１３の設定値よりも小であるとき、増幅器
１５から負の一定電圧を出力する。このとき、ト
ランジスタ１８は非導通となり、制動側サイリス
タ点弧パルス発生器９には速度調節器３から出力
される電圧がそのまま入力される。

上述の回路において、速度設定が高速であると
き、この速度設定値を表す信号がソフトスタート
回路２を経て速度調節器３に入力される。さら
に、電動機１０の実速度を表わすタコジエネレー
タ１２の出力信号が速度調節器３に入力され、速
度調節器３において速度設定値と実速度値が比較
され、その偏差に対するPI演算が行なわれる。
いま、実速度値が速度設定値よりも小であると
き、速度調節器３から出力される信号は正電圧で
あり、この信号が駆動状態判別ダイオード４を通
過して駆動側サイリスタ点弧パルス発生器６に入
力され、駆動側サイリスタ点弧パルス発生器６か
ら主回路７のサイリスタを点弧して電動機１０を
駆動するためのパルス信号が出力される。電動機
１０の駆動は速度が設定値に到達するまで行なわ
れる。

時刻t₀において、速度設定が高速すなわち第３
図に示すように速度設定器１の出力が一定の負電
圧であり、且つ、実速度値が速度設定値よりも大
であるとき、速度調節器３から出力される信号は
負電圧であり、この信号が制動判別ダイオード５
を通過して抵抗８を経て制動側サイリスタ点弧パ
ルス発生器９に入力される。このとき、可変抵抗
器１３に設定された制動トルクを切替えるべき速
度と設定速度が比較されるが、この場合、設定速
度が可変抵抗器１３に設定された速度値よりも大
であるので、増幅器１５から出力される信号は第
３図に示すように一定の正電圧であり、この信号
がトランジスタ１８を導通させる。このため、制
動側サイリスタ点弧パルス発生器９には速度調節
器３から出力される電圧を抵抗８と抵抗１９で分
圧された電圧すなわち第３図に示す制動指令が入
力される。ここで、制動側サイリスタ点弧パルス
発生器９から主回路７のサイリスタを点弧して電
動機１０を制動するためのパルス信号が出力され
る。電動機１０の制動は速度が設定値に到達する
まで行なわれる。

次に、時刻t₁において速度設定を停止にする
と、速度設定器１の出力が一定の負電圧からOV
に変化し、ソフトスタート回路２の出力はそれま
での負電圧から一定の変化率でOVまで変化す
る。このソフトスタート回路２の出力と実速度値
を示すタコジエネレータ１２の出力が速度調節器
３に入力されて比較され且つその偏差に対する
PI演算が行なわれ、このときの速度調節器３の
出力は負電圧となる。一方、可変抵抗器１３の出
力である制動トルクを切替える速度の設定値すな
わち一定の正電圧と速度設定値すなわちOVの電
圧値が比較されて、このときは、可変抵抗器１３
の出力が速度設定値よりも大であるので、増幅器
１５の出力電圧は第３図に示すように一定の負電
圧となる。このため、トランジスタ１８が非導通
となり、したがつて、制動側サイリスタ点弧パル
ス発生器９には速度調節器３の出力電圧がそのま
ま入力される。すなわち、このときの制動指令電
圧は第３図に示すように時刻t₁以前の場合より大
となる。ここで、制動側サイリスタ点弧パルス発
生器９から主回路７のサイリスタを点弧して電動
機１０を制動して停止させるためのパルス信号が
出力される。このときの電動機１０の制動トルク
は上述の速度設定が高速であるときの制動トルク
に比べて大である。

次に、高速と低速の２段階の速度設定を有する
場合には、第４図に示すように、速度設定器１の
可動端子がソフトスタート回路２に接続されると
ともに、抵抗２０を介して増幅器２１の−入力端
子に接続され、また、抵抗２２を介して増幅器２
３の−入力端子に接続される。増幅器２１の−入
力端子にはさらに抵抗２４を介して可変抵抗器２
５の可動端子が接続され、この可変抵抗器２５の
固定端子が＋EV電源とアースの間に接続される。
可変抵抗器２５に高速から低速へ制動をかけると
きの制動トルクを切換えるべき速度が設定され
る。増幅器２１の＋入力端子は接地される。ま
た、増幅器２３の−入力端子には抵抗２６を介し
て可変抵抗器２７の可動端子が接続され、この可
変抵抗器２７の固定端子が＋EV電源とアースの
間に接続される。可変抵抗器２７に高速または低
速から停止へ制動をかけるときの制動トルクを切
替えるべき速度が設定される。増幅器２３の＋入
力端子は接地される。この回路において、速度設
定値と可変抵抗器２５に設定された高速から低速
へ制動をかけるときの制動トルクを切換えるべき
速度値とが比較され、速度設定値が制動トルクを
切替えるべき速度値よりも大であると増幅器２１
から正の一定電圧である信号が出力される。ま
た、速度設定値が制動トルクを切換えるべき速度
値よりも小であると増幅器２１から負の一定電圧
である信号が出力される。また、速度設定値と可
変抵抗器２７に設定された高速または低速から停
止へ制動をかけるときの制動トルクを切替えるべ
き速度値とが比較され、速度設定値が制動トルク
を切替えるべき速度値よりも大であると増幅器２
３から正の一定電圧である信号が出力される。ま
た、速度設定値が制動トルクを切替えるべき速度
値よりも小であると増幅器２３から負の一定電圧
である信号が出力される。

また、ソフトスタート回路２の出力端子には抵
抗２８を介して増幅器２９の−入力端子が接続さ
れる。この増幅器２９の−入力端子にはさらに抵
抗３０を介して可変抵抗器３１の可動端子が接続
され、この可変抵抗器３１の固定端子が＋EV電
源とアースの間に接続される。この回路において
は、ソフトスタート回路２の出力と可変抵抗器３
１に設定された高速から低速へ制動をかけるとき
の制動トルクを切替えるべき速度値とが比較さ
れ、ソフトスタート回路２の出力に絶対値が制動
トルクを切替えるべき速度値より大であると増幅
器２９から正の一定電圧である信号が出力され、
ソフトスタート回路２の出力の絶対値が制動トル
クを切替えるべき速度値より小であると増幅器２
９から負の一定電圧である信号が出力される。

この増幅器２９の出力端子にダイオード３２の
カソードが接続され、ダイオード３２のアノード
が一致ゲート回路３３に接続される。また増幅器
２１の出力端子にダイオード３４のカソードが接
続され、ダイオード３４のアノードが一致ゲート
回路３３に接続される。この一致ゲート回路３３
の出力がANDゲート３５の一方の入力端子に接
続され、ANDゲート３５の他方の入力端子に増
幅器２３の出力が接続される。ANDゲート３５
の出力端子が抵抗１７を介してトランジスタ１８
のベースに接続される。一致ゲート回路３３にお
いては、増幅器２９と増幅器２１の出力の状態が
一致したとき正の一定電圧を出力し、増幅器２９
と増幅器２１の出力の状態が互いに異なるときに
はOVを出力する。また、ANDゲート３５の出
力は一致ゲート回路３３の出力と増幅器２３の出
力とがともに一定の正電圧であるときハイレベル
となり、このときトランジスタ１８を導通させ
る。

なお、速度調節器３、駆動状態判別ダイオード
４、制動状態判別ダイオード５、駆動側サイリス
タ点弧パルス発生器６、制動側サイリスタ点弧パ
ルス発生器９、トランジスタ１８、主回路７、電
動機１０並びにタコジエネレータ１２等の構成は
上述の第２図に示す実施例と同様である。

上述の回路において、時刻t₀において速度設定
が高速、すわなち、第５図に示すように、速度設
定器１の出力が負電圧であり、且つ、実速度値が
速度設定値よりも大であるとき、速度調節器３か
ら出力される信号は負電圧であり、この信号が制
動判別ダイオード５を通過して抵抗８を経て制動
側サイリスタ点弧パルス発生器９に入力される。
このとき、可変抵抗器２５及び可変抵抗器２７に
設定された制動トルクを切替えるべき速度と設定
速度が比較されるが、この場合、設定速度の絶対
値が可変抵抗器２５及び２７のいずれの設定値よ
りも大であるので、増幅器２１及び増幅器２３の
出力は第５図に示すように一定の正電圧である。
また、ソフトスタート回路２の出力と可変抵抗器
３１に設定された高速から低速へ制動をかけると
きの制動トルクを切替えるべき速度値とが比較さ
れ、この場合、ソフトスタート回路２の出力の絶
対値が可変抵抗器３１の設定値よりも大であるの
で、増幅器２９の出力は第５図に示すように一定
の正電圧となる。このとき、増幅器２９と増幅器
２１の出力がともに正電圧であるので、一致ゲー
ト回路３３の出力はハイレベルとなる。したがつ
て、ANDゲート３５の出力はハイレベルとなり、
この信号が抵抗１７を経てトランジスタ１８のベ
ースに印加され、トランジスタ１８を導通させ
る。トランジスタ１８の導通によつて、制動側サ
イリスタ点弧パルス発生器９には速度調節器３か
ら出力される電圧と抵抗８と抵抗１９で分圧され
た電圧すなわち第５図に示す制動指令が入力され
る。ここで、制動側サイリスタ点弧パルス発生器
９から主回路７のサイリスタを点弧して電動機１
０を制動するためのパルス信号が出力され、電動
機１０の速度が設定値に到達するまで制動が行な
われる。

次に、時刻t₁において速度設定を低速にする
と、速度設定器１の出力すなわち第５図に示すよ
うに高速の場合よりも絶対値が小さい電圧信号と
可変抵抗器２５及び可変抵抗器２７に設定された
制動トルクを切替えるべき速度値を表わす信号と
が比較されるが、この場合、可変抵抗器２５の設
定値が速度設定値より大となり、増幅器２１の出
力が正の一定電圧から負の一定電圧に反転する。
一方、可変抵抗器２７の設定値は速度設定値より
も小であり、増幅器２３は引続いて正の一定電圧
を出力する。このとき、ソフトスタート回路２の
出力は第５図に示すように、速度設定が高速に相
当する値から低速に相当する値まで一定の変化率
で徐々に変化する。このソフトスタート回路２の
出力が可変抵抗器３１に設定された制動トルクを
切替える速度値とが比較され、ソフトスタート回
路２の出力が可変抵抗器３１の設定値に相当する
値に変化するまでの間、すなわち、第５図に示す
時刻t₁からt₂までの間は、ソフトスタート回路２
の出力の絶対値が可変抵抗器３１の出力よりも大
であるり、増幅器２９は引続いて正の一定電圧を
出力する。この時刻t₁からt₂までの間は増幅器２
１の出力が負電圧であり、増幅器２９の出力が正
電圧であるので、一致ゲート回路３３の出力はロ
ーレベルである。したがつて、ANDゲート３５
の出力はローレベルとなり、トランジスタ１８は
非導通となる。トランジスタ１８の非導通によつ
て、制動側サイリスタ点弧パルス発生器９には速
度調節器３の出力電圧がそのまま入力される。す
なわち、このときの制御指令電圧は第５図に示す
ように時刻t₁以前の場合より大となる。ここで、
制動側サイリスタ点弧パルス発生器９から主回路
７のサイリスタを点弧し、電動機１０を制動して
高速の状態から低速の状態まで減速する。このと
きの電動機１０の制動トルクは上述の速度設定が
高速であるときの制動トルクに比べて大である。

時刻t₂において、ソフトスタート回路２の出力
が可変抵抗器３１の設定値に相当する値になる
と、増幅器２９の出力は正の一定電圧から負の一
定電圧に反転する。このとき、増幅器２１の出力
は負の一定電圧であるので、一致ゲート３３の出
力はそれまでのローレベルからハイレベルに変化
する。この時点では増幅器２３の出力は正電圧で
あるので、ANDゲート３５の出力はハイレベル
となり、トランジスタ１８が導通する。トランジ
スタ１８の導通によつて、制動側サイリスタ点弧
パルス発生器９には速度調節器３から出力される
電圧を抵抗８と抵抗１９で分圧された電圧すなわ
ち第５図に示す時刻t₁からt₂までの間の制動指令
よりも電圧値が低い制動指令が入力される。ここ
で、制動側サイリスタ点弧パルス発生器９から主
回路７のサイリスタを点弧して電動機１０を制動
するためのパルス信号が出力され、低速時の速度
制御が行なわれる。

時刻t₃において、速度設定を停止にすると、速
度設定器１の出力はOVであり、この信号と可変
抵抗器２７の出力すなわち高速または低速から停
止へ制動をかけるときの制動トルクを切替えるべ
き速度値とが比較される。この場合、可変抵抗器
２７の出力が速度設定器１の出力よりも大である
ので、増幅器２３の出力はそれまでの正の一定電
圧から負の一定電圧に反転する。この時点では、
増幅器２１及び増幅器２９の出力はともに一定の
負電圧であり、一致ゲート回路３３はハイレベル
を出力し続けている。ここで、増幅器２３の出力
が一定の負電圧になると、ANDゲート３５の出
力はローレベルとなり、トランジスタ１８が非導
通となる。トランジスタ１８の非導通によつて、
制動側サイリスタ点弧パルス発生器９には速度調
節器３の出力電圧がそのまま入力される。すなわ
ち、このときの制動指令は第５図に示すように時
刻t₀からt₁までの高速一定時、あるいは時刻t₂か
らt₃までの間の低速一定時の制動指令よりも電圧
値が大であり、したがつて、制動トルクがこれら
の期間よりも大となる。

また上述の実施例においては停止時に最適な制
動トルクとなるようにパラメータ選定を行なつて
おいて、所定速度以上では制動トルクを弱めて動
作させ、所定速度以下ではその制動トルクを弱め
る作用を解除することができる。

以上のように、この構成のよれば停止時の制動
トルクを正確に設定しておくことができるので、
停止動作を長引かせず、安定に早期に行なうこと
ができる。

以上説明したように、本考案においては、可変
速電動機の速度制御装置において、制動時の制動
トルクを切替えるべき速度の設定器と、この設定
器の出力と速度設定器の出力とを比較する比較器
と、この比較器の出力によつて制動時の制動トル
クを変更するスイツチ手段とを備えて、制動制御
時において、一定速度からより低速に減速あるい
は停止させるために制動をかける場合に、制動ト
ルクを上記一定速度時の制動トルクより増加させ
るよにしたから、制動制御が常に最適な制動トル
クで行なえるようになり、したがつて、制動トル
ク不足あるいは振動発生等の事態を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変速電動機の制動時の速度変化を示
すタイムチヤート、第２図は本考案の一実施例を
示すブロツク線図、第３図は本考案の一実施例を
示すタイムチヤート、第４図は本考案の他の一実
施例を示すブロツク線図、第５図は本考案の他の
一実施例を示すタイムチヤート、第６図は本考案
の応用例を示す説明図である。 １……速度設定器、３……速度調節器、９……
制動側パルス制御回路、１０……電動機、１３，
２５，２７……設定器、１５，２１，２３……比
較器、１８……トランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 サイリスタ等の電力変換手段７を介して給電さ
   れる可変速電動機の速度制御装置において、 通常運転のための高速レベルと、停止のための
   零速度レベルおよび必要に応じて設けられる停止
   途中の低速度レベルとの間でステツプ状に変更さ
   れる速度設定信号を発生する速度設定器１と、 前記速度設定信号を該信号に対して緩やかな変
   化勾配で追従する信号に変換するソフトスタート
   回路２と、 電動機の回転速度を検出して実速度信号を発生
   する速度検出装置１２と、 前記速度設定器から前記ソフトスタート回路を
   介して導かれる速度設定信号と、前記速度検出装
   置から導かれる実速度信号とを比較し、その偏差
   にPI演算を施した出力信号を発生する速度調節
   器３と、 前記速度調節器の出力信号の一方の極性に応答
   し、該出力信号に応じて前記電力変換手段を制御
   して電動機の駆動制御を行う駆動側制御回路４，
   ６と、 前記速度調節器の出力信号の他方の極性に応答
   し、該出力信号に応じて前記電力変換手段を制御
   して電動機の制動制御を行う制動側制御回路５，
   ９と、 前記通常運転のための高速レベルの速度設定信
   号よりも低いレベルに設定された制動トルク切替
   速度設定信号を発生する切換速度設定器１３と、 前記速度設定器からの速度設定信号と前記切換
   速度設定器からの制動トクル切替速度設定信号と
   を比較し、前記速度設定信号が制動トルク切換速
   度設定信号を下回つたことによつて電動機に停止
   指令が与えられたことを判別する出力信号を発生
   する比較器１５と、 前記比較器の出力信号に応答して、電動機の制
   動トルクを強めるべく前記制動側制御回路に作用
   する制動トルク切替回路１８，１９，８と、 を備えたことを特徴とする可変速電動機の速度制
   御装置。