JPH07274566A - 交流電動機の定位置停止制御方法 - Google Patents

交流電動機の定位置停止制御方法

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JPH07274566A
JPH07274566A JP5640094A JP5640094A JPH07274566A JP H07274566 A JPH07274566 A JP H07274566A JP 5640094 A JP5640094 A JP 5640094A JP 5640094 A JP5640094 A JP 5640094A JP H07274566 A JPH07274566 A JP H07274566A
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JP
Japan
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voltage
motor
zone
stop
completion
Prior art date
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Pending
Application number
JP5640094A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Hayashi
寛明 林
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】負荷の状態の変化によって生じるハンチングと
そのときの機械の磨耗や騒音を抑制し、且つ停止位置の
制御精度を向上させることにある。 【構成】停止位置の前側と後側とに、位置制御ゾーンよ
りも内側であって且つ前記交流電動機の停止を許容でき
る完了ゾーンを設け、定位置停止指令発令後に前記交流
電動機がこの位置制御ゾーンに入れば当該交流電動機を
速度制御から位置制御に切り換えるが、次いで前記電動
機が前記完了ゾーンに達すれば、当該交流電動機に印加
していた交流電圧をその時点の交流電圧瞬時値に等しい
直流電圧に切り換えることにより、交流電動機は駆動ト
ルクを発生しないのでハンチングしたりこのハンチング
に伴う磨耗や騒音を抑制できるし、負荷側からのトルク
で位置がずれればこの位置ずれに対応した保持トルクを
生じて、元の位置にもどる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インバータで駆動さ
れる交流電動機を所定の位置で停止させる交流電動機の
定位置停止制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】定位置停止制御を必要とする装置として
例えば工作機械がある。工作機械はその主軸に被加工物
体(以下ではワークと称する)を取付けて各種の加工を
するので、ワークを所定の位置で正確に停止させること
が要求される。このワークを取りつけている主軸を駆動
する電動機として、従来使用していた直流電動機に代わ
って、構造が頑丈で保守・点検の手間を省略できる交流
電動機(主として誘導電動機)と可変電圧・可変周波数
の交流電力を出力するインバータとの組合せが多用され
るようになってきている。
【0003】インバータと誘導電動機とを組合せた場合
に、通常は速度発信器が検出する回転速度検出値を速度
指令値に一致させる速度制御動作を行っているが、停止
指令が発令になるとインバータの出力周波数を可能な限
り低下(このとき電圧も周波数に比例して低下)させて
誘導電動機を緩やかな速度で回転させる。所定の停止位
置を中心にしてその前後には予め定めた幅の位置制御ゾ
ーンが設けてあり、緩やかに回転している誘導電動機が
位置制御ゾーンに入れば、それまでの速度制御が位置制
御に切り換わるが、この位置制御ゾーンでは位置調節器
の出力を振幅一定の出力周波数指令にして、交流電力に
より位置制御がなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】誘導電動機は前述した
ように振幅一定の出力周波数指令に対応した交流電力に
より位置制御を行うことになるのでトルクを発生するこ
とになる。一方、誘導電動機に結合している負荷には機
械損がある。発生トルクのほうが機械損よりも大きけれ
ば、誘導電動機は所定位置で停止せずに行き過ぎてしま
うが、位置制御されているので逆方向から戻ってくるけ
れども、またもや所定位置で停止せずに行き過ぎてしま
うという動作を繰り返す。即ちハンチングを発生する。
発生トルクと機械損との差が大きければハンチングの幅
も大きくなる。しかしながらハンチングの発生を阻止し
ようとして発生トルクを機械損よりも小さい値まで低下
させると、今度はトルク不足のために所定位置に到達す
る以前に停止してしまう不都合がある。即ち停止位置の
精度が低下する不都合を生じる。
【0005】そこで発生トルクを適切に設定してハンチ
ングを極力抑制するのであるが、零にするのは困難であ
る。工作機械等では所定停止位置でピンの打ち込みやギ
ヤの噛み合わせ変更などを行うが、前述した原因でハン
チングを生じると、このハンチングに伴って生じる摩擦
がピンやギヤの磨耗させ、更に騒音を発生するなどの不
都合も生じる。
【0006】更に工作機械の主軸を駆動する場合は、ワ
ークの加工の進捗に従って機械損が変化するので、当初
は発生トルクが適切であっても、ワークの加工が進展し
て機械損が減少するのにつれてハンチングが大きくなっ
てしまう不都合もある。これとは逆に機械損が増加する
場合は停止位置の精度が低下する。そこでこの発明の目
的は、負荷の状態の変化によって生じるハンチングとそ
のときの機械の磨耗や騒音を抑制し、且つ停止位置の制
御精度を向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めにこの発明の交流電動機の定位置停止制御方法は、イ
ンバータが出力する可変電圧・可変周波数の交流電力で
駆動される交流電動機の停止位置の前側と後側に所定の
幅で位置制御ゾーンを設け、定位置停止指令発令後に前
記交流電動機がこの位置制御ゾーンに入れば、当該交流
電動機を速度制御から位置制御に切り換えて前記停止位
置で停止させる交流電動機の定位置停止制御方法におい
て、前記停止位置の前側と後側とに、前記位置制御ゾー
ンよりも内側であって且つ前記交流電動機の停止を許容
できる完了ゾーンを設け、定位置停止指令発令後に前記
交流電動機がこの位置制御ゾーンに入れば、当該交流電
動機を速度制御から位置制御に切り換え、次いで前記完
了ゾーンに達すれば前記交流電動機へ印加していた交流
電圧を直流電圧に切り換えるものとする。
【0008】前記完了ゾーンに達したときに前記交流電
動機に印加する直流電圧は、この完了ゾーン到達時点の
交流電圧の瞬時値とする。前記完了ゾーンに達したとき
に前記交流電動機に印加する直流電圧は、この完了ゾー
ン到達時点の交流電圧の瞬時値とし、時間の経過と共に
この直流電圧を予め定めた値まで低下させるものとす
る。
【0009】
【作用】従来は、速度制御しているときと同様に交流電
動機に交流電圧を印加して位置制御を行っていたので、
当該交流電動機は停止しているときもトルクを発生して
いる。従って負荷の状態が変化してその機械損が変動す
ればこの機械損と発生トルクとのバランスが崩れるの
で、これが原因でハンチングを生じ、或いは停止位置精
度の低下をもたらしていた。これに対して本発明は、位
置制御ゾーンから完了ゾーンへ入った時点で、交流電動
機の印加電圧をその時点の交流電圧瞬時値に等しい直流
電圧に切り換える。即ち当該交流電動機は直流励磁によ
りその位置を維持しようとする保持トルクを生じ、従来
の交流励磁の場合のトルクは生じないから、負荷の機械
損が変動しても停止位置が移動する恐れはない。負荷側
からのトルクで交流電動機が回転させられてその停止位
置から移動した場合でも、移動量に対応した大きさの保
持トルクを生じて当該電動機を元の位置に戻そうとする
し、前記の完了ゾーンの外側まで移動すれば従来の位置
制御が機能して所定停止位置で停止する動作を再開す
る。
【0010】
【実施例】図1は本発明の実施例を表した回路図であっ
て、請求項1に対応する。この図1の実施例回路におい
て、電源2が出力する電力はインバータ3で可変電圧・
可変周波数の交流電力に変換され、この交流電力で誘導
電動機4を所望速度で駆動する。即ち運転指令が発令さ
れていると、運転周波数設定器11が設定する周波数指
令値が緩速周波数設定器緩速周波数設定器12と加減速
度演算器14とを介して電圧指令発生器17へ入力し、
この電圧指令発生器17が周波数指令値に対応した電圧
と周波数の交流をインバータ3が出力するようにインバ
ータ3を制御する。
【0011】ここで運転指令が停止指令に切り換わると
運転・停止切替え接点13も切り換わって、緩速周波数
設定器12で設定した周波数指令値が緩速周波数設定器
12と加減速度演算器14を経て電圧指令発生器17へ
与えられるので、誘導電動機4はその回転速度を低下さ
せる。位置センサ5と位置検出器32とで検出した誘導
電動機4の位置と停止位置信号との偏差を偏差演算器2
1が演算して、この偏差から誘導電動機4が位置制御ゾ
ーンに入ったことを検出すれば周波数切替え接点16が
切り換わる。このとき位置調節器31は偏差演算器21
で演算した偏差を入力し、この入力偏差を零する周波数
指令値を出力するので、これが電圧指令発生器17へ入
力する。かくして誘導電動機4は位置制御されて所定の
停止位置に接近する。
【0012】所定停止位置に接近して完了ゾーンに到達
したことを完了ゾーン検出器33が検出すると、完了ゾ
ーン検出器33からの信号で電圧指令発生器17はその
時点の交流電圧瞬時値を直流電圧にして、インバータ3
を介してこの直流電圧を誘導電動機4へ印加するので、
誘導電動機4は直流励磁に切り換わる。この直流励磁は
誘導電動機4が停止位置からずれた場合に、ずれの量に
対応した大きさの保持トルクを発生して当該誘導電動機
4を元の位置へ戻す。
【0013】図2は本発明の動作を表した第1のグラフ
であって、請求項2に対応しており、図2は周波数指
令の変化を表し、図2は出力電圧の変化を表している
が、横軸はいずれも位置を表している。尚、横軸のR点
が停止目標点であり、このR点の外側のQ点とS点との
間が完了ゾーンであり、P点とT点との間が位置制御ゾ
ーンである。
【0014】図2において、停止指令の発令により周
波数はAからBへと低下している。位置制御ゾーンに到
達すると、周波数はB→Cの経路か、B→D→Eの経路
か、B→F→Gの経路か、又はこれらの中間の経路を辿
ってその値を低下させているが、Q点,即ち完了ゾーン
に達した瞬間に直流に切り換わるので周波数は零(即ち
H位置)となる。誘導電動機4に印加する電圧もP点
(位置制御ゾーン)に達するまでは周波数に比例して低
下しているが、P点からはその値は所定値まで上昇(保
持トルクを得るため)させ、そのまま一定値となる。そ
の状態でQ点(完了ゾーン)に到達すると、この交流電
圧はその瞬間の値の直流電圧となり、誘導電動機4はこ
の直流電圧によりその位置を保持する。
【0015】図3は図2で既述の第1のグラフにおける
Q点到達時点の交流電圧から直流電圧への切り換わりの
状況を表したグラフであって、横軸は時間を表し、縦軸
は電圧を表している。この図3で明らかなように、誘導
電動機4が完了ゾーンのQ点に到達した瞬間に、その時
点での交流電圧瞬時値がそのまま直流電圧に切り換わっ
ている。
【0016】図4は本発明の動作を表した第2のグラフ
であって、請求項3に対応しており、図4は周波数指
令の変化を表し、図4は出力電圧の変化を表している
が、横軸はいずれも位置を表している。尚、横軸のR点
が停止目標点であり、このRの外側のQ点とS点との間
が完了ゾーンであり、P点とT点との間が位置制御ゾー
ンである。
【0017】図4は前述した図2と同じであるから
その説明は省略する。図4では完了ゾーンのQ点に誘
導電動機4が到達して交流電圧が直流電圧に切り換わっ
た後、この直流電圧が予め定めた値に向かって低下する
ところが前述した図2とは異なっているが、これ以外
は全て同じであるから、これらの説明は省略する。
【0018】
【発明の効果】従来は交流電動機が定位置停止点に到達
しても交流電圧を印加していたので、当該交流電動機は
トルクを発生しており、電動機に結合した負荷の機械損
とこの発生トルクとの関係から、交流電動機が定位置停
止地点でハンチングしたり、或いは定位置停止の精度が
大幅に低下するなどの不具合があったが、本発明では、
定位置停止地点の前後に停止しても差し支えの無い完了
ゾーンを設け、電動機がこの完了ゾーンに入った瞬間の
交流電圧瞬時値をそのまま直流電圧にして(或いはこの
直流電圧を所定値まで低下させて)励磁する。交流電動
機を直流励磁すれば、その位置がずれたときに、ずれの
量に対応した大きさの保持トルクを発生して元の位置に
戻ろうとするが、停止位置をずらすトルクは発生しな
い。従って負荷の機械損が変化してもハンチングして機
器の磨耗や騒音発生等の不具合を称する恐れがなく、又
停止位置が目標地点からずれてしまう不具合も回避でき
る効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を表した回路図
【図2】本発明の動作を表した第1のグラフ
【図3】図2で既述の第1のグラフにおけるQ点到達時
点の交流電圧から直流電圧への切り換わりの状況を表し
たグラフ
【図4】本発明の動作を表した第2のグラフ
【符号の説明】
2 電源 3 インバータ 4 誘導電動機 5 位置センサ 11 運転周波数設定器 12 緩速周波数設定器 13 運転・停止切替え接点 14 加減速度演算器 16 周波数切替え接点 17 電圧指令発生器 21 偏差演算器 31 位置調節器 32 位置検出器 33 完了ゾーン検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インバータが出力する可変電圧・可変周波
    数の交流電力で駆動される交流電動機の停止位置の前側
    と後側に所定の幅で位置制御ゾーンを設け、定位置停止
    指令発令後に前記交流電動機がこの位置制御ゾーンに入
    れば、当該交流電動機を速度制御から位置制御に切り換
    えて前記停止位置で停止させる交流電動機の定位置停止
    制御方法において、 前記停止位置の前側と後側とに、前記位置制御ゾーンよ
    りも内側であって且つ前記交流電動機の停止を許容でき
    る完了ゾーンを設け、定位置停止指令発令後に前記交流
    電動機がこの位置制御ゾーンに入れば、当該交流電動機
    を速度制御から位置制御に切り換え、次いで前記完了ゾ
    ーンに達すれば前記交流電動機へ印加していた交流電圧
    を直流電圧に切り換えることを特徴とする交流電動機の
    定位置停止制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の交流電動機の定位置停止
    制御方法において、前記完了ゾーンに達したときに前記
    交流電動機に印加する直流電圧は、この完了ゾーン到達
    時点の交流電圧の瞬時値とすることを特徴とする交流電
    動機の定位置停止制御方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の交流電動機の定位置停止
    制御方法において、前記完了ゾーンに達したときに前記
    交流電動機に印加する直流電圧は、この完了ゾーン到達
    時点の交流電圧の瞬時値とし、時間の経過と共にこの直
    流電圧を予め定めた値まで低下させることを特徴とする
    交流電動機の定位置停止制御方法。
JP5640094A 1994-03-28 1994-03-28 交流電動機の定位置停止制御方法 Pending JPH07274566A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103840718A (zh) * 2014-03-17 2014-06-04 江苏吉泰科电气股份有限公司 感应电机快速直流制动的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103840718A (zh) * 2014-03-17 2014-06-04 江苏吉泰科电气股份有限公司 感应电机快速直流制动的方法

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