JPS6031191B2 - 直流電動機の制御方式 - Google Patents

直流電動機の制御方式

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JPS6031191B2
JPS6031191B2 JP53049414A JP4941478A JPS6031191B2 JP S6031191 B2 JPS6031191 B2 JP S6031191B2 JP 53049414 A JP53049414 A JP 53049414A JP 4941478 A JP4941478 A JP 4941478A JP S6031191 B2 JPS6031191 B2 JP S6031191B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、定出力範囲が広く且つ応答性に優れた直流電
動機の制御方式に関するものである。
界磁巻線を有する直流電動機を工作機械の主軸駆動に用
いる場合、一般には直流電動機の出力−定領域で駆動す
るものである。直流電動機は低速領域では定トルク特性
を有し、出力は回転数に比例したものとなり、高速領域
では回転数に関係なく一定の出力となる定出力特性とな
る。例えば定格出力１郎Ｗ，３５０仇．ｐ．ｍの直流電
動機の出力特性は第１図に示すように、１１６仇．Ｐ．
ｍ〜３５０仇．Ｐ．ｍの回転教範園では定出力特性、１
１６仇．ｐ．ｍ以下では定トルク特性となる。従って前
述の主軸駆動に適用した場合、１１６仇．ｐ．ｍ〜３５
０仇・ｐ・ｍの回転数範囲で直流電動機を駆動すること
になる。しかし、主軸駆動の為には更に低速の範囲まで
広げたい要望があり、その為に歯車やクラッチ等による
変速機構を結合して、例えば１′３に減速し、主軸駆動
の為の定出力範囲を広げている。即ち第１図の点線で示
すように、変速機構により斑仇．Ｐ．ｍ〜３５０仇．ｐ
．ｍの回転数範囲に広げることができる。このような変
速機構を設けた場合は、機構が複雑で設置スペースも余
分に必要となり、且つ負荷の慣性が大きくなって応答性
が低下する欠点がある。又定出力範囲を広げる手段とし
て第２図の点線で示すように、定格出力の１′２又は１
′３で使用することが考えられる。
例えば定格出力の１郎Ｗの直流電動機を靴Ｗで使用すれ
ば３８仇．ｐ．ｍ〜３５０比．ｐｍの回転数範囲で定出
力特性が得られることになる。しかし、出力を制限して
いることにより応答性が低下する欠点がある。本発明は
、前述の如き欠点を改善したもので、変速機構を用いる
ことなく定出力範囲を拡大し、且つ応答性を向上するこ
とを目的とするものである。
以下実施例について詳細に説明する。第３図は本発明の
原理説明図であり、定格出力１郎Ｗの直流電動機を加速
又は減速期間に於いては１歌Ｗの出力で駆動し、定常駆
動期間では出力を制限した例えば歌Ｗで駆動し、定常駆
動期間では出力を制限することにより定出力範囲を拡大
し、加速又は減速期間では定格出力で駆動することによ
り応答性を良くするものである。
第４図は電機子電圧特性を示し、第５図は電機子電流特
性を示す。
加速期間に於いては回転数に関係なく定格電流を流し、
定常駆動期間に於いては定出力特性となる回転数範囲で
少ない電流を流すものである。即ち電機子電圧を第４図
に示すように一定になるように界磁を制御し、加速期間
であるか定常駆動期間であるかに応じて電機子爵流を第
５図に示すように制御するものである。第６図は本発明
の実施例のブロック線図であり、時計方向回転指令信号
ＣＷ又は反時計方向回転指令信号ＣＣＷが回転指令制御
回路１に加えうれ、回転方向を指令する信号ＣＷ，ＣＣ
Ｗに対応した信号を加減速中信号発生器２及びＤＡ変換
器３に加える。又ディジタル速度指令信号ＳはＤＡ変換
器３により回転方向の指令信号に対応した正又は負のア
ナログ電圧に変換された速度指令アナログ電圧発生器４
に加えられる。この速度指令アナログ電圧発生器４の出
力は加減速中信号発生器２及び加算器５に加えられ、加
減遠中信号発生器２は速度指令アナログ電圧の変化を検
出して加減遠中信号を発生し、電流制限設定回路７に加
える。加算器５は速度指令アナログ電圧と速度発電機１
９の出力の速度帰還電圧との差の速度誤差信号を出力し
て速度誤差増幅器６に加える。
この速度誤差増幅器６の出力が加算器８の一方の入力と
なり、直流電動機の電機子１７の電流が電流検出器２０
で検出され、電流帰還回路２１を介して加算器８の他方
の入力となり、さらに電流制限設定回路７の出力である
電流制限信号が加算器６に逆方向に入力される。加算器
８の出力は電流誤差増幅器９で増幅ごれて位相制御回路
１０‘こ加えられ、ゲート回路１１，１２を制御してサ
ィリスタ回路１３，１４のゲート制御信号を発生させる
。
電源回路１５からサィリスタ回路１３，１４で制御され
た電流が電機子１７に供聯合され、電機子電圧を抵抗２
２で検出して界磁制御回路１６に加え、電機子電圧が−
−定になるように界滋巻線１８に供給する電流を制御す
る。加減遠中信号発生器２は、例えば第７図に示す構成
を有するもので、入力端子皿に速度指令アナログ電圧発
生器４からの速度指令アナログ電圧が加えられる。
コンデンサＣ１，抵抗ＲＩ〜Ｒ５及びダイオードＤ１，
Ｄ２により微分回路を構成し、微分回路の出力をバッフ
ァ増幅器ＢＡに加える。Ｃ２，Ｒ６は帰還用のコンデン
サ及び抵抗である。又比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２に
はそれぞれ抵抗Ｒ７〜ＲＩ川こより分圧された基準電圧
が加えられており、この基準電圧とバッファ増幅器ＢＡ
の出力電圧との比較を行なうものである。前述のバッフ
ァ増幅器ＢＡと比較器ＣＯＭｍｌ，ＣＯＭＰ２とにより
レベル比較回路が構成され、速度指令アナログ電圧の立
上り及び立下りを微分回路で検出し、レベル比較回路に
より微分回路の出力のレベルが所定値以上であるか否か
を判定して雑音等による誤動作が生じないようにし、正
又は負の微分出力が比較器ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２の基
準電圧以上であると、加減速開始トリガパルスが比較器
ＣＯＭＰＩ又はＣＯＭＰ２から出力され、タイマＴＩＭ
を起動する。このタイマＴＩＭの出力が加減速中信号と
なり、出力端子ＯＵＴから電流制限設定回路７に加えら
れる。電流制限設定回路７は一種の関数発生器であり、
第５図に示す出力特性を有するものである。
即ち加減速中信号が加えられたときは、速度発電機１９
からの速度帰還電圧に無関係に最大電流信号を出力し、
加減速中信号が加えられていないときは、速度帰還電圧
則ち直流電動機の回転数の上昇に伴なつて電流を減少し
、所定回転数以上では或る制限された電流とする信号を
出力するもので、例えば抵抗とスイッチング素子とによ
り構成することができる。前述の如く回転指令信号ＣＷ
，ＣＣＷ及び速度指令信号Ｓが加えられると、加減速中
信号発生器２は速度指令アナログ電圧発生器４からの速
度指令アナログ電圧の立上りを検出して加減速中信号を
電流制限設定回路７に加える。
電流制御設定回路７は速度誤差増幅器６の出力を抑制し
ないので、電機子１７には定格出力の電流がサイリスタ
回路１３，１４を介して供給され、定格出力による起動
が行なわれる。加減速中信号発生器２は例えば前述のタ
イマＴＩＭによる時間だけ加減速中信号を発生するもの
で、この加減遠中信号がオフとなると、電流制限設定回
路７は速度帰還電圧に従った電流制限信号を出力し、速
度誤差増幅器６の出力を抑制する。
従って加算器８の出力は帰還電流信号が定格値以下のと
きに零となるから、電機子１７の電流が制限されること
になる。第８図ａ〜ｃは直流電動機の回転数特性、出力
特性及び電流特性を示し、定格出力が１歌Ｗ，３５０仇
．ｐ．ｍの場合の例についてのものである。
起動時はタイマＴＩＭによる時間Ｔだけ定格出力となる
ように制御されるので、加速が急速に行なわれ、又停止
時は回生制動が行なわれるので電流方向が反転し、その
場合の電流も定格出力の電流となるように制御されるの
で急速に減速されることになる。以上説明したように、
本発明は、加速又は減速時には加減遠中信号により定格
出力の電流が電機子１７に供給されるので、負荷が大き
くても応答性が良く、又定常状態では定格出力の１／ｎ
の電流が供給され、第２図について説明したように、定
出力特性となる回転数範囲が拡大される。
従って変速機構を設けなくても広範囲の定出力特性が得
られ、設置スペースを節約することができると共に、工
作機械等の駆動機構が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は直流電動機の出力特性と変速機構による定出力
範囲の拡大の説明図、第２図は直流電動機の出力制限に
よる定出力範囲の拡大の説明図、第３図は本発明の原理
の出力特性説明図、第４図は電機子電圧特性説明図、第
５図は電機子電流特性説明図、第６図は本発明の実施例
のブロック線図、第７図は加減速中信号発生器の菱部ブ
ロック線図、第８図は回転数，出力及び電流特性説明図
である。 １は回転指令制御回路、２は加減遠中信号発生器、３は
ＤＡ変換器、４は速度指令アナログ電圧発生器、５，８
は加算器、６は速度誤差増幅器、７は電流制限設定回路
、９は電流誤差増幅器、１０は位相制御回路、１１，１
２はゲート回路、１３，１４はサィリスタ回路、１５は
電源回路、１６は界磁制御回路、１７は電機子、１８は
界磁巻線、１９は速度発電機、２０は電流検出器である
。 第３図 第１図 第２図 第４図 第５図 第７図 図 〇 縦 第８図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 速度指令信号と直流電動機の回転速度を検出した信
    号とを加算して速度誤差信号を発生し該速度誤差信号と
    直流電動機の電機子電流を検出した信号とを加算して得
    られた電流誤差信号によつて駆動部を制御することによ
    つて指令された回転速度で駆動する直流電動機の制御方
    式において、速度指令信号の立上り及び立下りを微分し
    て得られた正および負の出力が基準レベルを超えたとき
    それぞれ一定時間加減速中信号を発生する手段と、該加
    減速中信号が発生しているときは速度検出信号に無関係
    に定格出力に対応する電機子電流を流し加減速中信号が
    発生していないときは速度検出信号の上昇に伴つて電機
    子電流を減少し所定回転数以上で定格出力の１／ｎに対
    応する電機子電流を流すように制御する電流制限信号が
    発生して前記電流誤差信号に逆方向に加算するための関
    数発生と切替制御を行う手段とを備え、加速または減速
    時には定格出力で駆動し定常状態では定格出力より小さ
    い一定出力で駆動することを特徴とする直流電動機の制
    御方式。
JP53049414A 1978-04-26 1978-04-26 直流電動機の制御方式 Expired JPS6031191B2 (ja)

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