CN112327762A - 伺服电动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供伺服电动机的控制装置，具备：速度比较部，其将特定位置停止指令时的速度与第一速度进行比较；特定位置停止动作决定部，其决定特定位置停止指令时的动作方法；以及特定位置停止控制部，其基于所决定的动作方法来控制伺服电动机，其中，在特定位置停止指令时的速度高于第一速度的情况下，特定位置停止动作决定部生成使得减速至比第一速度低的第二速度并基于减速中的加速度或预先设定的规定的加速度来停止在目标位置的移动指令，在特定位置停止指令时的速度低于第一速度的情况下，特定位置停止动作决定部生成使得以规定的减速度进行减速并停止在目标停止位置的移动指令，特定位置停止控制部基于移动指令来控制伺服电动机。

Description

伺服电动机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种伺服电动机的控制装置。
背景技术
例如，用于驱动机床的主轴的伺服电动机等产业用机械的伺服电动机其旋转量、速度、转矩等被进行驱动控制。另外，伺服电动机的控制装置利用检测器检测伺服电动机的位置、磁极位置(电动机磁体的相位(角度))，基于来自检测器的各种反馈值来决定电压指令值，施加通过脉宽调制(PWM：Pulse Width Modulation)的方式调制后的电压，由此进行伺服电动机的驱动控制。
另外，作为对用于将产业用机械停止在特定位置的动作、所谓的定位(特定位置停止)动作进行控制的方法，例如以下方法已被实用化，该方法是：接受定位指令，并且使最大电流流过伺服电动机来执行最大减速控制动作，检测最大的减速加速度，获取使得以最快的速度停止在特定位置的状态值。然后，基于该状态值，来生成用于停止在某个特定位置的指令，并且按照该指令来进行伺服电动机的驱动控制。
例如，在专利文献1中公开了以下内容：“一种旋转轴的特定位置停止控制装置，其特征在于，具备：速度循环控制单元，其根据由上级控制装置生成的具有规定的第一速度的第一速度指令和具有规定的第二速度的第二速度指令中的一个速度指令，来对所述旋转轴进行速度控制，所述第二速度小于所述第一速度指令的所述第一速度；移动指令生成单元，其按控制周期来生成移动指令；位置循环控制单元，其根据由该移动指令生成单元生成的移动指令，来按控制周期对旋转轴进行位置控制；切换单元，其在所述速度循环控制单元基于由所述上级控制装置生成的所述第一速度指令对所述旋转轴进行的速度控制、所述速度循环控制单元基于所述第二速度指令对所述旋转轴进行的速度控制、以及所述位置循环控制单元对所述旋转轴进行的位置控制之间进行切换；以及加速度检测单元，其检测加减速中的所述旋转轴的加速度，其中，在所述旋转轴停止时，所述切换单元将所述速度循环控制单元的速度控制从基于由所述上级控制装置生成的所述第一速度指令对所述旋转轴进行的速度控制切换为基于所述第二速度指令对所述旋转轴进行的速度控制，当所述旋转轴的速度达到所述第二速度时，所述切换单元从所述速度循环控制单元基于所述第二速度指令对所述旋转轴进行的速度控制切换为所述位置循环控制单元对所述旋转轴进行的位置控制，在通过所述切换单元从所述速度循环控制单元基于所述第二速度指令对所述旋转轴进行的速度控制切换为所述位置循环控制单元对所述旋转轴进行的位置控制之后的规定时间内由所述移动指令生成单元生成的所述移动指令具有在通过所述切换单元从所述速度控制切换为所述位置控制之前的规定时间内由所述加速度检测单元检测到的加速度。”
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4099503号公报
发明内容
发明要解决的问题
在此，在上述的定位控制方法中，使最大电流流过伺服电动机来执行最大减速控制动作，为了检测最大的减速加速度，在发出定位指令时的产业用机械的动作速度较高的情况下，能够确保最大减速控制动作的执行、最大的减速加速度的检测所需要的时间，能够使得快速且有效地停止在特定位置(能够生成使得停止在特定位置的指令)。
与此相对，在发出定位指令时的产业用机械的动作速度在某种程度上较低的情况下，则最大减速控制动作的执行、最大的减速加速度的检测需要花费时间(工夫)，反而导致使得停止在特定位置为止的时间变长，有可能导致工作效率降低。
因此，强烈期望一种即使在发出定位指令时的产业用机械的动作速度在某种程度上较低的情况下，也能够使得快速且有效地停止在特定位置的方法。
用于解决问题的方案
本公开的伺服电动机的控制装置的一个方式是用于对驱动旋转轴的伺服电动机进行控制、并且对特定位置停止动作进行控制的伺服电动机的控制装置，具备：速度检测部，其检测所述旋转轴的速度；速度设定存储部，其设定并存储第一速度以及低于所述第一速度的第二速度；速度比较部，其将特定位置停止指令时的速度与所述第一速度进行比较；特定位置停止动作决定部，其基于由所述速度比较部得出的比较结果，来决定所述特定位置停止指令时的动作方法；以及特定位置停止控制部，其基于由所述特定位置停止动作决定部决定的动作方法，来控制所述伺服电动机，其中，所述特定位置停止动作决定部具备速度指令生成部和移动指令生成部，在所述比较结果为所述特定位置停止指令时的速度高于所述第一速度的情况下，所述速度指令生成部和所述移动指令生成部生成使得以最大转矩减速至所述第二速度的速度指令、以及使得基于根据由所述速度检测部检测出的速度求出的减速中的加速度或预先设定的规定的加速度来停止在目标位置的移动指令，在所述比较结果为所述特定位置停止指令时的速度低于所述第一速度的情况下，所述速度指令生成部和所述移动指令生成部生成使得以规定的减速度进行减速的速度指令、以及使得基于该速度指令停止在目标停止位置的移动指令，所述特定位置停止控制部基于由所述速度指令生成部和所述移动指令生成部生成的所述速度指令和所述移动指令，来控制所述伺服电动机。
发明的效果
根据本公开的伺服电动机的控制装置的一个方式，即使在发出定位指令时的产业用机械等的动作速度在某种程度上较低的情况下，也能够使得快速且有效地停止在特定位置。即，能够实现定位动作的高速化。
附图说明
图1是示出一个方式的<实施例1>的伺服电动机的控制装置的框图。
图2是示出使用了一个方式的伺服电动机的控制装置的情况下的伺服电动机的特定位置停止动作控制的图。
图3是示出使用了一个方式的<实施例1>的伺服电动机的控制装置的情况下的伺服电动机的特定位置停止动作控制的流程图。
图4是示出一个方式的<实施例2>的伺服电动机的控制装置的框图。
图5是示出使用了一个方式的<实施例2>的伺服电动机的控制装置的情况下的伺服电动机的特定位置停止动作控制的流程图。
附图标记说明
1：伺服电动机的控制装置；2：伺服电动机；3：速度检测部；4：速度设定存储部；5：速度比较部；6：特定位置停止动作决定部；7：特定位置停止控制部；8：加速度计算/设定部；9：速度指令生成部；10：移动指令生成部；11：电流检测部；12：磁通量计算部。
具体实施方式
下面，参照图1至图5来说明一个实施方式所涉及的伺服电动机的控制装置。
本实施方式涉及一种伺服电动机的控制装置，用于对驱动机床的主轴的伺服电动机(产业用机械的旋转轴)进行控制，并且对例如在工具更换时使主轴位置停止在能够进行工具更换的特定位置的定位(特定位置停止)动作进行控制。
此外，本公开的伺服电动机的控制装置只要能够对具备伺服电动机(旋转轴)的产业用机械的定位动作进行控制即可，当然不仅限于机床，也可以应用于机器人、输送机、计测器、试验装置、压力机、压入器、印刷机、压铸机、注塑成型机、食品机械、包装机、焊接机、清洗机、涂装机、组装装置、安装机、木工机械、密封装置、切断机等其它的产业用机械的伺服电动机的驱动控制。
首先，如图1所示，本实施方式的机床的控制***具备伺服电动机的控制装置1，伺服电动机的控制装置1用于例如基于作为指令部的CNC(计算机数值控制装置：Computerized Numerical Control)的指令，来对驱动机床的主轴(旋转轴)的伺服电动机2进行控制，并且对定位(特定位置停止)动作进行控制。
<实施例1>
如图1、图2所示，本实施方式的<实施例1>中的伺服电动机的控制装置1构成为具备：速度检测部3，其检测利用伺服电动机2驱动的主轴的速度；速度设定存储部4，其设定并存储第一速度以及低于第一速度(参数)V1的第二速度(目标速度：参数)V2；速度比较部5，其将定位指令时(特定位置停止指令时)的速度与第一速度V1进行比较；特定位置停止动作决定部6，其基于由速度比较部5得出的比较结果，来决定定位指令时的伺服电动机2的动作方法；以及特定位置停止控制部7，其基于由特定位置停止动作决定部6决定的动作方法，来控制伺服电动机3。此外，如图1所示，在本实施方式中，构成为特定位置停止动作决定部6具备速度比较部5。
如图1、图2所示，特定位置停止动作决定部6具备：加速度计算/设定部8，其基于由速度检测部3检测出的速度来求出加速度，或者预先设定并存储规定的加速度；速度指令生成部9，其生成速度指令；以及移动指令生成部10，其生成移动指令。
在由速度比较部5得出的比较结果为定位停止指令时的速度高于第一速度V1的情况下，速度指令生成部9和移动指令生成部10生成使得以最大转矩减速至第二速度V2的速度指令、以及使得基于由加速度计算/设定部8求出的减速中的加速度或者预先设定的规定的加速度来停止在目标位置的移动指令。
另外，在由速度比较部5得出的比较结果为定位停止指令时的速度低于第一速度V1的情况下，速度指令生成部9和移动指令生成部10生成使得以规定的减速度进行减速的速度指令、以及使得基于该速度指令停止在目标停止位置的移动指令。
在本实施方式的伺服电动机的控制装置1中，特定位置停止控制部7基于由速度指令生成部9和移动指令生成部10生成的速度指令和移动指令，来控制伺服电动机2。
更具体地说，在由本实施方式的<实施例1>的伺服电动机的控制装置1控制定位动作时，如图3(图1、图2)所示，当从CNC发出定位指令(特定位置停止指令)时，由速度比较部5确认定位指令时的主轴的由速度检测部3检测出的旋转速度是否为速度设定存储部4中设定并存储的第一速度V1以上(步骤1)。
在由速度比较部5得出的比较结果为小于第一速度V1的情况下，发出由移动指令生成部10生成的移动指令，特定位置停止控制部7基于加速度计算/设定部8中预先设定并存储的规定的加速度A，来控制伺服电动机2的动作，即对主轴的旋转速度进行减速控制，使得停止在特定位置(步骤2)。
另一方面，在由速度比较部5得出的比较结果为第一速度V1以上的情况下，由速度指令生成部9生成以速度设定存储部4中设定并存储的第二速度(目标速度)V2为目标的速度指令，并且由移动指令生成部10生成使得基于由加速度计算/设定部8求出的减速中的加速度或者预先设定的规定的加速度来停止在目标位置的移动指令。
此时，为了在从发出定位指令起的短时间内减速至第二速度V2，速度指令被生成为以伺服电动机2的固有的最大转矩减速至第二速度V2。
此外，伺服电动机2的固有的最大转矩根据惯性的不同而变化。因此，将速度指令生成为根据定位指令时的状态以适当的最大转矩减速至第二速度V2。
这样生成的移动指令(基于速度指令的移动指令)被发送到特定位置停止控制部7，从而控制伺服电动机2的驱动(步骤3)。另外，由加速度计算/设定部8求出基于该移动指令的减速中的加速度(步骤4)，并且确认由速度检测部3检测出的速度是否达到了第二速度V2(步骤5)。
在由速度检测部3检测出的速度没有达到第二速度V2的情况下，继续基于移动指令对伺服电动机2进行减速驱动控制，计算减速中的加速度，确认是否达到第二速度V2(步骤3、步骤4、步骤5)。
在由速度检测部3检测出的速度达到了第二速度V2的情况下，解除基于移动指令的减速控制，并且生成基于此时检测出的加速度Ad来停止在特定位置的移动指令，并基于该移动指令来控制伺服电动机2的驱动，使得停止在特定位置(步骤6)。
<实施例2>
在此，伺服电动机2是感应电动机时，如图4所示，本实施方式的<实施例2>的伺服电动机的控制装置1构成为除了具备速度检测部3、速度设定存储部4、速度比较部5(特定位置停止动作决定部6)、特定位置停止控制部7、加速度计算/设定部8(特定位置停止动作决定部6)、速度指令生成部9(特定位置停止动作决定部6)以及移动指令生成部10(特定位置停止动作决定部6)之外，还具备：检测伺服电动机2的电流值的电流检测部11、以及根据由电流检测部11检测出的电流值来求出磁通量的磁通量计算部12。
另外，该情况下的速度指令生成部9和移动指令生成部10在定位指令时的速度低于第一速度V1从而使得以规定的减速度进行减速的情况下，生成使得以基于减速开始时的磁通量对预先设定的减速度进行校正后的规定的减速度进行减速的速度指令、以及使得基于该速度指令停止在目标停止位置的移动指令。
而且，在由本实施方式的<实施例2>的伺服电动机的控制装置1控制定位动作时，如图5(图2、图4)所示，首先，与<实施例1>的情况同样地，当从CNC发出定位指令(特定位置停止指令)时，由速度比较部5确认定位指令时的主轴的由速度检测部3检测出的旋转速度是否为速度设定存储部4中设定并存储的第一速度V1以上(步骤1)。
在由速度比较部5得出的比较结果为第一速度V1以上的情况下，由速度指令生成部9生成以第二速度(目标速度)V2为目标的速度指令，且由移动指令生成部10生成使得基于减速中的加速度或者预先设定的规定的加速度来停止在目标位置的移动指令。
所生成的移动指令(基于速度指令的移动指令)被发送到特定位置停止控制部7，从而控制伺服电动机2的驱动(步骤3)。求出基于该移动指令的减速中的加速度(步骤4)，并且确认由速度检测部3检测出的速度是否达到了第二速度V2(步骤5)。
在由速度检测部3检测出的速度没有达到第二速度V2的情况下，继续基于移动指令对伺服电动机2进行减速驱动控制，计算减速中的加速度，确认是否达到第二速度V2(步骤3、步骤4、步骤5)。
在由速度检测部3检测出的速度达到了第二速度V2的情况下，生成基于此时检测出的加速度Ad来停止在特定位置的移动指令，并基于该移动指令来控制伺服电动机2的驱动，使得停止在特定位置(步骤6)。
另一方面，在由速度比较部5得出的比较结果为小于第一速度V1的情况下，确认伺服电动机2是否为感应电动机(步骤7)，在不是感应电动机的情况下，发出由移动指令生成部10生成的移动指令，特定位置停止控制部7基于加速度计算/设定部8中预先设定并存储的规定的加速度A来控制伺服电动机2的动作，即对主轴的旋转速度进行减速控制，使得停止在特定位置(步骤2)。
在是感应电动机的情况下，速度指令生成部9和移动指令生成部10在定位指令时的速度低于第一速度V1从而使得以规定的减速度进行减速的情况下，生成使得以基于减速开始时的磁通量对预先设定并存储的减速度(规定的加速度)进行校正后的规定的减速度(通过规定的加速度A’求出的减速度)进行减速的速度指令、以及使得基于该速度指令停止在目标停止位置的移动指令。
然后，基于该移动指令来控制伺服电动机2的驱动，使得停止在特定位置(步骤8)。
因而，在本实施方式的伺服电动机的控制装置1中，即使在发出定位指令时的产业用机械等的动作速度在某种程度上较低的情况下，也能够使得快速且有效地停止在特定位置。即，能够实现定位动作的高速化。
以上说明了伺服电动机的控制装置的一个实施方式，但是本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内适当地进行变更。

Claims (2)

1.一种伺服电动机的控制装置，用于对驱动旋转轴的伺服电动机进行控制，并且对特定位置停止动作进行控制，所述伺服电动机的控制装置具备：
速度检测部，其检测所述旋转轴的速度；
速度设定存储部，其设定并存储第一速度以及低于所述第一速度的第二速度；
速度比较部，其将特定位置停止指令时的速度与所述第一速度进行比较；
特定位置停止动作决定部，其基于由所述速度比较部得出的比较结果，来决定所述特定位置停止指令时的动作方法；以及
特定位置停止控制部，其基于由所述特定位置停止动作决定部决定的动作方法，来控制所述伺服电动机，
其中，所述特定位置停止动作决定部具备速度指令生成部和移动指令生成部，
在所述比较结果为所述特定位置停止指令时的速度高于所述第一速度的情况下，所述速度指令生成部和所述移动指令生成部生成使得以最大转矩减速至所述第二速度的速度指令、以及使得基于根据由所述速度检测部检测出的速度求出的减速中的加速度或预先设定的规定的加速度来停止在目标位置的移动指令，
在所述比较结果为所述特定位置停止指令时的速度低于所述第一速度的情况下，所述速度指令生成部和所述移动指令生成部生成使得以规定的减速度进行减速的速度指令、以及使得基于该速度指令停止在目标停止位置的移动指令，
所述特定位置停止控制部基于由所述速度指令生成部和所述移动指令生成部生成的所述速度指令和所述移动指令，来控制所述伺服电动机。
2.根据权利要求1所述的伺服电动机的控制装置，其中，
所述伺服电动机被设为感应电动机，
所述特定位置停止动作决定部具备：
电流检测部，其检测所述感应电动机的电流；以及
磁通量计算部，其根据由所述电流检测部检测出的电流值来求出磁通量，
所述速度指令生成部和所述移动指令生成部在所述特定位置停止指令时的速度低于所述第一速度从而使得以所述规定的减速度进行减速的情况下，生成使得以基于减速开始时的磁通量对预先设定的所述减速度进行校正后的所述规定的减速度进行减速的速度指令、以及使得基于该速度指令停止在目标停止位置的停止指令。
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