WO1989007858A1 - Motor output change-over control unit - Google Patents

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Katsuo Kohari
Kosei Nakamura
Yoshiki Fujioka
Shinichi Kono
Tatsuo Shinohara
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Definitions

  • the present invention relates to a motor output switching control device used for a spindle motor of a working machine.
  • the spindle motor of a conventional machine is equipped with a gear mechanism to secure constant output over a wide speed range, and is connected to this spindle motor. By changing the number of revolutions of the main shaft, various cutting conditions for machining machines can be realized.
  • the spindle transmission mechanism that realizes wide-area constant output according to such conventional gears has a spindle motor constituted by a wire winding.
  • the heat generated by the windings has increased, and the speed change mechanism has been increased.
  • the motor itself did not have to be large in volume, and there were many problems with the laser.
  • the purpose of the present invention is to solve this problem, and a wide-area output of the spindle motor is used in an AC motor having a low-speed winding and a high-speed winding.
  • An object of the present invention is to provide a motor output switching control device capable of realizing a motor.
  • the output switching control device of the motor of the AC motor having the low-speed winding and the high-speed winding is used to switch the connection of the power line of the AC motor.
  • the winding switching control device of the present invention switches the connection of the power line of the AC motor, thereby stabilizing the output characteristics in a wide range from high speed to low speed. This makes it possible to achieve a wide-area constant output with a single winding, and thus constitutes a spindle motor for small-sized work machines.
  • the output switching control device can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an example of a winding switching sequence
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of an output characteristic with respect to a rotation speed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of output switching control of a motor in the AC sub-band servo unit 1.
  • Spindle motor 2 is driven by pulse width modulated current signal by the transistor transistor of Sbind Lube unit 1, and digitally controls the speed.
  • the spindle servo unit 1 runs the spindle switching circuit 11.
  • the spindle motor 2 is an AC motor having a low speed winding and a high speed winding. The connection between the u, V, W and X, ⁇ , ⁇ terminals of the power line is switched by the machine, so that the winding can be switched.
  • Reference numeral 3 denotes a programmable controller, which is a speed detection signal from the spindle motor 2 detected by the spindle motor unit 1.
  • a switching request signal is output to the spindle switching circuit 11.
  • the spindle switching circuit 11 Based on the switching request signal, the spindle switching circuit 11 generates a moving line switching command to the relay circuit 4 and a command to switch R 0 ⁇ from the main ROM to the sub ROM. This moving line switching command turns on and off the electromagnetic contacts MCI and MC 2 for switching the windings of the spindle motor 2 alternately.
  • Figs. 2 (a) and (b) show the case where the armature winding of the spindle motor 2 is configured as a low-speed winding in a Y-connection, and the configuration in which the high-speed winding is connected in a ⁇ -connection. Indicate when you have done this.
  • the winding configuration is Y-connected, and the motor has a constant output characteristic in the low-speed rotation region.
  • the winding configuration becomes a ⁇ connection, and the motor is switched to a motor having a constant output characteristic in a high-speed rotation region.
  • FIG. 3 shows an example of a winding switching sequence of the AC spindle servo unit 1 described above.
  • the speed detection signal When the speed of spindle motor 2 exceeds the set speed, the speed detection signal When the signal SDT is switched from off to on, the switching request command SEL from PC 3 is turned on, and when it is input to the spindle switching circuit 11, it is enabled. Signal ENB is off. As a result, the motor current is cut off, and the main shaft switching circuit 11 moves from the main R0M to the sub R0M based on the ROM selection command * SELR0M. Is switched, and at the same time, the spindle switching circuit 11 changes the power line switching commands CHP 1 and 2 from low (“0 j) to noise (“ lj ”) and relay circuit 4.
  • the speed detection signal SDT is switched from high to low, and the reverse of the above-described sequence is performed. According to the sequence, the winding configuration of spindle motor 2 is set to low-speed winding.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of an output characteristic with respect to the rotation speed of the spindle motor 2.
  • N 100 Q as the set speed
  • N 400 to 1000 for the low-speed winding
  • N 1000 to 8000 for the high-speed winding in the constant output region.
  • the structure of the working machine is simplified, and the cost is extremely advantageous as compared with the conventional device.
  • set the speed before switching speed In order to stabilize the operation at a later time, it is desirable that a predetermined hysteresis is set between acceleration and deceleration so that the operation is performed.
  • the motor output switching control device of the present invention can realize a wide-area constant output through the ⁇ ⁇ winding, and is effective in forming a spindle motor for a small machine tool.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

明 細 書
モ ー タ の 出カ切換制御装置
技 術 分 野
本発明 ほ、 ェ作機械類の主軸モ ー タ に 使用 さ れ る モ ー タ の 出カ切換制御装置 に 関す る 。
背 景 技 術
通常のェ作機械の主軸モー タ は 、 広ぃ速度範囲でー定 の 出カ を確保す る た め に 、 ギ ャ機構 を備 ぇ て ぉ り 、 こ の 主軸 モ ー タ と 接続 さ れ る 主軸の回転数を変 ぇ る こ と に ょ り 、 ェ作機械で の多様 な切削条件を実現す る ょ ぅ に し て ぃ た 。
こ の ょ ぅ な従来の ギ ャ に ょ り 広域定出カ を実現す る 主 軸変速機構 は 、 主軸 モ ー タ が单ー巻線 で 構成 さ れ て ぃ た 。 そ の た め 、 巻線で の発熱が大 き く な り 、 ま た ギ ャ に ょ る 変速機構が大がか り に な っ て レヽ た 。 そ の ぅ ぇ 、 モ 一 タ 自 体の体積 も 大 き く し な く て ほ な ら な レヽ と レヽ ぅ 問題が ぁ っ た 。
発 明 の 開 示
本癸明 は、 こ ぅ し た 問題点 を解決すべ く な さ れ た も の で、 低速巻線 と 高速巻線 と を有す る 交流電動機 に ょ り 主 軸 モ ー タ の広域定出カ化を可能 に す る モ ー タ の 出カ切換 制御装置を提供す る こ と を 目 的 と し て ぃ る 。
本発明 に ょ れ ば、 低速巻線 と 高速巻線 と を有す る 交流 電動機の モ 一 タ の 出 カ切換制御装置 に ぉ ぃ て 、 前記交流 電動機の動カ線の接続を切換 ぇ る 巻線切換手段 と 、 切換 要求 に基づぃ て前記巻線切換手段に対す る動カ線切換指 令を発生す る 指令手段 と を具備す る こ と を特徴 と す る モータ の出カ切換制御装置を提供で き る 。
従っ て本発明の巻線切換制御装置は、 交流電動機の動 カ線の接続を切換ぇ る こ と に ょ り 高速か ら低速に至る ま での広ぃ範囲での出カ特性を安定させ る こ と がで き、 し か も单一巻線に ょ り 広域定出カ化が実現で き る か ら、 小 型のェ作機械用 の主軸モ ー タ を構成す る ぅ ぇ で有効な モータ の出カ切換制御装置を提供で き る。
図面の簡单な説明
第 1 図は、 本発明の一実施例を示すブ ロ ヅ ク図、 第 2 図 （ a ) , ( b ) ほ、 主軸モータ の電気子巻線の Y接続 と Δ接続の巻線構成を示す図、 第 3 図は、 巻線切換シー ケ ン スの一例を示す図、 第 4 図は、 回転速度に対す る 出 カ特性の一例を示す特性図で ぁ る。
発明を実施する ための最良の形態
以下、 図面を用ぃて本発明のー実施例にっぃて詳細 に 説明す る 。
第 1 図 は、 A C ス ビ ン ド ル サ ー ボュニ ッ ト 1 に ょ る モータ の出カ切換制御の一例を示す ブロ ッ ク図でぁ る。 主軸モータ 2 は ス ビ ン ド ルサ一ボュニ ッ ト 1 の ト ラ ン ジ ス タ ィ ン ノ ータ に ょ り パ ルス幅変調さ れた電流信号 に ょ り 、 デ ィ ジ タ ル で速度制御 さ れ る も の で、 ス ビ ン ド ル サーボュニ ッ ト 1 は主軸切換回路 1 1 を舍んでぃ る 。 主 軸モータ 2 は、 低速巻線 と高速巻線 と を有す る交流電動 機 で ぁ り 、 動カ線 の u , V , W と X , Υ , ζ 端子間の接 続を切換 ぇ る こ と に ょ り 巻線切換が可能 に 構成 さ れ て ぃ る 。
3 は ブ ロ グ ラ マ ブル コ ン ト ロ ー ラ で ぁ り 、 ス ビ ン ド ル サ一 ボュニ ッ ト 1 で検出 さ れ た主軸モ 一 タ 2 に っ ぃ て の 速度検出信号 に ょ り 切換要求信号を主軸切換回路 1 1 に 出 カ し て ぃ る 。 こ の ブ ロ グ ラ マ ブ ル コ ン ト ロ 一 ラ 3 で は、 切換速度 に応 じ て上記切換要求信号を形成す る ょ ぅ に し て ぃ る 。 主軸切換回路 1 1 は、 切換要求信号 に 基づ ぃ て リ レ 一回路 4 に 対す る 動カ線切換指令 と 、 R 0 Μ を メ ィ ン R O M か ら サ ブ R O M へ切換 る 指令 と を発生す る も の で ぁ り 、 こ の動カ線切換指令 は主軸 モ ー タ 2 の巻線 切換用 の電磁接点 M C I , M C 2 を交互 に ォ ン 、 才 フ す る 。
第 2 図 （ a ) , ( b ) は、 主軸 モ ー タ 2 の電気子巻線 を低速巻線 と し て Y 接続 に 構成 し た場合 と 、 高速巻線 と し て Δ 接続 に 巻線構成 し た 場合を示 し て ぃ る 。 っ ま り 、 電磁接点 M C 1 を ォ ン す る と き に ほ 、 巻線構成 は Y 接続 に な り 、 低速回転の領域で定出カ特性の電動機 と な り 、 電磁接点 M C 2 を 才 ン す る と き に は 、 巻線構成 は Δ 接続 に な り 、 高速回転の領域で定出カ特性の電動機 に 切換 ぇ ら れ る 。
第 3 図 に は 、 上記 A C ス ピ ン ド ルサー ボュ ニ ッ ト 1 に ょ る 巻線切換 シー ケ ン ス のー例を示 し て ぃ る 。
主軸 モ ー タ 2 の速度が設定速度 を越 ぇ て 、 速度検出信 号 SDT がォ フ か ら ォ ン に切換ぇ ら れる と 、 P C 3 か らの 切換要求指令 S E L がォ ン に な り 、 それが主軸切換回路 1 1 に入カ さ れる と 、 ィ ネ一ブル信号 ENB はォ フ す る。 こ れに ょ り モータ 電流が切断さ れる と と も に、 主軸切換回 路 1 1 か ら ほ R O M選択指令 *SELR0M に基づレ、て メ ィ ン R 0 Mか ら サ ブ R 0 Mへの切換が指令され、 ま た同時に 主軸切換回路 1 1 に ょ り 動カ線切換指令 CHP 1 , 2が ロ ゥ ( 「 0 j ) か ら ノヽ ィ （ 「 l j ) に な っ て リ レー回路 4 を 駆動す る 。 リ レー回路 4 に ょ り 電磁接点 M C 1 がォ フ さ れ M C 2 がォ ン に切換ぇ ら れ、 主軸モータ 2 を低速巻線 か ら高速巻線に し た後、 R 0 M切換完了信号 *MRF IN'と動 カ線切換完了信号 C I Nに ょ り ィ ネーブル信号 E N B をォ ン し、 その結果、 再びモータ電流が供給される 。
そ の後、 主軸モータ 2 の回転速度が再び低下 して設定 速度を下回っ た と き に は、 速度検出信号 S D T が才 ン か ら ォ フ に切換ぇ ら れ、 上述の シーケ ン ス と 逆の シーケ ン ス に従っ て主軸モータ 2 の巻線構成を低速巻線 と す る。
第 4 図は、 主軸モータ 2 の回転速度に対す る 出カ特性 の一例を示す特性図でぁ る 。 例ぇ ば設定速度 と して回転 数 N を 100 Qと し、 低速巻線 に ょ り N = 400 ~ 1000 , 高速 巻線 に ょ り N = 1000〜 8000がそれぞれ定出カ領域でぁ る と すれば、 单一の巻線で、 しか も ギャ機構を不要に して 広域定出カ化が実現さ れる。 っ ま り 、 ェ作機械の搆成を 簡素化 し、 コ ス ト 的 に も従来装置に比較 して極めて有利 に な る。 こ の場合の設定速度に っぃて は、 切換速度の前 後 で の動作 を安定 さ せ る べ く 、 加速時 と 減速時 と の間で 所定の ヒ ス テ リ シ ス が設定 さ れ て レヽ る こ と が望 ま し ぃ。
以上、 本発明 のー実施例を説明 し た が、 本発明 は こ れ に 限定 さ れ る も の で な く 、 本発明の要 旨 の範囲内で種 々 の変形が可能で ぁ っ て 、 こ れ ら を本発明の範图か ら 排除 す る も の で は なぃ。
産業上の利用可能性
*発明 の モ ー タ の 出カ切換制御装置 は 、 单ー巻線 に ょ り 広域定 出 カ化 が実現 で き 、 小型 の ェ作機械 用 の 主軸 モ ー タ を構成す る ぅ ぇ で有効で ぁ る 。

Claims

請 求 の 範 囲
( 1 ) 低速巻線 と 高速巻線 と を有す る モ ー タ の出カ切 換制御装置は、 次を含む ：
前記交流電動機の動カ線の接続を切換ぇ る巻線切換手 段 ：
切換要求 に基づぃて前記巻線切換手段に対する動カ線 切換指令を発生する指令手段。
( 2 ) 前記請求の範函第 （ 1 ) 項記載のモ ー タ の出カ 切換制御装置は、 更に次を有す る ：
前記交流電動機への複数の信号パター ン を記憶す る記 憶手段 ；
こ の 記憶手段か ら 出カ さ れる信号バタ ーン の 切換と動 カ線接続の切換ぇが完了 す る ま で前記切換要求に基づぃ て動カ線への駆動電流を停止す る電流制限手段。
( 3 ) 前記請求の範囲第 （ 2 ) 項記載のモ ー タ の出カ 切換制御装置は、 更に次を有す る ：
切換速度を設定す る設定手段 ；
前記交流電動機の速度が設定速度 に達し た と き切換要 求を出カす る制御手段。
( 4 ) 前記切換速度に は 、 加速時 と減速時 と の間で所 定 の ヒ ス テ リ シ ス が設定ざ れ て ぃ る こ と を特徴 と す る請 求の範囲第 （ 3 ) 項記載の モ 一 タ の出カ切換制御装置。 ( 5 ) 前記巻線切換手段を リ レ ー回路ぉ ょ び電磁接触 器に ょ り 構成 し、 低速巻線 と し て Y 接続、 高速巻線 と し て Δ接続の巻線を構成す る こ と を特徴 と す る請求の範囲 第 （ 1 ) 項乃至第 （ 4 ) 項記載の モータ の出カ切換制御
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