DE102011119229A1

DE102011119229A1 - Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors

Info

Publication number: DE102011119229A1
Application number: DE102011119229A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kawai
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-05-31
Also published as: ITRM20110615A1; JP2012115044A; US20120133311A1; CN102545738A; US8476851B2; CN102545738B

Abstract

Ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors umfasst das Verhindern einer Bewegung eines beweglichen Elements eines Direktantriebsmotors durch eine mechanische Bremse (Schritt S9), das Erzeugen eines Befehls, der eine Position angibt, die beabstandet oder getrennt von der gegenwärtigen Position ist (Schritt S10), das Erfassen eines Drehmomentbefehlswerts des Direktantriebsmotors (Schritt S12), das Bestimmen eines Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten Drehmomentbefehlswert und einem vorbestimmten Schwellenwert (Schritte S14 und S16), das Speichern des bestimmten Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol in einem Speicher (Schritt S18) und das Durchführen einer Motorsteuerung unter Verwendung eines Versatzwerts eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, der im Speicher gespeichert ist, erhalten wird.

Description

PRIORITÄTSINFORMATION
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 25. November 2010 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-261890 , die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit enthalten ist.
HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Direktantriebsmotor des Lineartyps oder einen Direktantriebsmotor des Rotationstyps, die bei einem Tisch einer Werkzeugmaschine verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik, die verhindern kann, dass das ausgegebene Drehmoment kleiner wird, wenn ein Montagefehler zwischen einem Motor und einem Positionsdetektor auftritt.
STAND DER TECHNIK
Direktantriebsmotoren können verwendet werden, um eine sehr schnelle und hoch präzise Positionierung des Tisches einer Werkzeugmaschine durchzuführen, wenn ein Motor verwendet wird, um einen Tisch direkt ohne die Verwendung eines Kugelgewindes oder einer Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung anzutreiben.
Wenn der Motor vom Direktantriebstyp ist, beeinflusst die Positionierungsgenauigkeit des Motors direkt die Positionierungsgenauigkeit des Tisches aufgrund des Nichtvorhandenseins eines Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus. Deshalb ist es erforderlich, dass der Direktantriebsmotor bei der Positionierung genau genug ist. Im Allgemeinen erfordert der Direktantriebsmotor einen hochauflösenden Positionsdetektor, um die Position seines Tisches (bewegliches Element des Direktantriebsmotors) zu erfassen, wenn der Motor betrieben wird.
Im Allgemeinen besteht der lineare Direktantriebsmotor aus einem beweglichen Element (also einem beweglichen Körper) und einem an einem Sockel befestigten Stator. Auf der anderen Seite besteht der rotierende Direktantriebsmotor aus einem Rotor (also einem beweglichen Körper) und einem Stator. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur beim linearen Antriebsmotor angewendet werden, sondern auch beim rotierenden Antriebsmotor. In der folgenden Beschreibung umfasst der Begriff „bewegliches Element” verschiedene Typen von beweglichen Körpern, umfassend den oben beschriebenen Rotor des rotierenden Direktantriebsmotors.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung eines Steuerungssystems für den oben beschriebenen Direktantriebsmotor zeigt. Das Steuerungssystem für einen Direktantriebsmotor 11 umfasst einen Positionsdetektor 12, zwei Proportionalverstärker 21 und 22, einen Stromverteiler 23, einen integrierenden Verstärker 24, eine Stromsteuerungseinheit 25, einen Differenzierer 26, einen Drei-Phasen-Invertierer 28 und einen Stromdetektor 29.
Beim in 8 gezeigten Steuerungssystem verstärkt der Proportionalverstärker 21, wenn ein Positionsbefehl θ* eingegeben wird, eine Differenz zwischen einem eingegebenen Befehlswert des Positionsbefehls θ* und einem Detektionswert, der vom Positionsdetektor 12 erhalten wird (also die Position eines beweglichen Elements im Direktantriebsmotor). Der Proportionalverstärker 21 gibt die verstärkte Differenz als einen Geschwindigkeitsbefehl V* für das bewegliche Element aus.
Dann führen der Proportionalverstärker 22 und der integrierende Verstärker 24 gemeinschaftlich eine PI-Operation an einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl V* und der Geschwindigkeit des beweglichen Elements aus, um einen Drehmomentbefehl T* zu erzeugen.
Der Differenzierer 26 kann die Geschwindigkeit des beweglichen Elements erhalten, indem er den vom Positionsdetektor 12 erhaltenen Detektionswert differenziert. Der Stromverteiler 23 empfängt den Drehmomentbefehl T* und erzeugt zwei von Dreiphasenstrombefehlen Iu*, Iv* und Iw* (also Strombefehle Iu* und Iv*). Der Stromverteiler 23 gibt die erzeugten Strombefehle Iu* und Iv* an die Stromsteuerungseinheit 25 aus. In diesem Fall berücksichtigt der Stromverteiler 23 bei der Erzeugung der Strombefehle den vom Positionsdetektor 12 bereitgestellten Detektionswert.
Die Stromsteuerungseinheit 25 erzeugt Dreiphasenspannungsbefehle eu*, ev* und ew* basierend auf den vom Stromverteiler 23 empfangenen Strombefehlen Iu* und Iv* und ebenfalls basierend auf einem Strombefehl Iw*, der aus einer Formel abgeleitet werden kann, die die Beziehung iu* + iv* + iw* = 0 angibt. Die Stromsteuerungseinheit 25 gibt die erzeugten Dreiphasenspannungsbefehle eu*, ev* und ew* an den Dreiphasen-PWM-Invertierer 28 aus.
Der Dreiphasen-PWM-Invertierer 28 wandelt eine von einer DC-Spannungsquelle 27 bereitgestellte DC(„direct current”)-Spannung in Dreiphasen-AC-(„alternating current”)-Spannungskomponenten basierend auf den Dreiphasenspannungsbefehlen eu*, ev* und ew*. Der Direktantriebsmotor 11 kann angetrieben werden, wenn die Dreiphasen-AC-Spannungskomponenten vom Dreiphasen-PWM-Invertierer 28 angelegt werden.
Die an den Direktantriebsmotor 11 angelegten Spannungskomponenten sind Dreiphasenspannungsbefehle eu*, ev* und ew*, die die Stromsteuerungseinheit 25 bezüglich Differenzen relativ zu Stromerfassungswerten iu, iv und iw, die vom Stromdetektor 29 erfasst werden, erhalten kann.
9 zeigt Schub-/Drehmomenteigenschaften, die erhalten werden können, wenn die Stromphase in einen Zustand übergeht, in dem das bewegliche Element des Direktantriebsmotors 11 fest ist. Aus 9 ist ersichtlich, dass, falls der Strom derselbe bleibt, der Schub/das Drehmoment des Direktantriebsmotors 11 maximiert werden kann, wenn die Stromphase so gesteuert wird, dass sie 90° beträgt.
Um den Schub/das Drehmoment des Direktantriebsmotors 11 effizient zu erzeugen ist es erforderlich, dass die Phase des Stroms, der einer Statorspule des Direktantriebsmotors 11 zugeführt wird, eine vorbestimmte Phasendifferenz relativ zur Position eines magnetischen Pols des beweglichen Elements aufweist.
Deshalb ist es erforderlich, dass eine relative Positionsbeziehung zwischen der gegenwärtigen Position des beweglichen Elements und dem vom Positionsdetektor 12 erfassten Positionserfassungswerts identisch mit einer vorbestimmten Positionsbeziehung ist, die in einer Steuerungsschaltung vorab festgelegt wird.
Gewöhnlicherweise tritt jedoch ein Montagefehler zwischen dem Direktantriebsmotor 11 und dem Positionsdetektor 12 aufgrund von Abständen auf, die für entsprechende Befestigungslöcher und Schraubenlöcher vorgesehen sind, oder als Ergebnis von mechanischen Fehlern bei der Bearbeitung, wie Positionsabweichungen zwischen den Befestigungslöchern und den Schraubenlöchern. Wenn der Montagefehler auftritt, wird die Stromphase θ1 gleich 90° + eine Fehlerkomponente (elektrischer Winkel). Im Ergebnis verringert sich das ausgegebene Drehmoment.
Weiter verwendet der Direktantriebsmotor 11 eine Multipolstruktur, die die Positionierungsgenauigkeit des Motors verbessern kann. Das Verwenden der Multipolstruktur ist dahingehend von Vorteil, dass ein Motorsteuerungswinkel im Verhältnis zur Motorbewegungsstrecke erhöht werden kann. Der Multipolmotor ist jedoch dahingehend von Nachteil, dass sich das Drehmoment stark verringert, wenn der Montagefehler auftritt. Genauer wird nun angenommen, dass ein Motor des rotierenden Typs mit n Polpaaren ausgestattet ist und eine Beziehung θ'' = nθ' aufweist, wobei θ' einen mechanischen Winkel und θ'' einen elektrischen Winkel bezeichnet.
Wenn beispielsweise ein Montagefehler gleich +1° hinsichtlich des mechanischen Winkels ist, weist ein mit 4 Polpaaren ausgestatteter Motor einen Fehlerbetrag von +4° hinsichtlich des elektrischen Winkels auf. Ein mit 32 Polpaaren ausgestatteter Motor weist einen Fehlerbetrag von +32° hinsichtlich des elektrischen Winkels auf.
In diesem Fall verringert sich, wie in 9 gezeigt ist, das ausgegebene Drehmoment auf 99,8% (= 0,2% Drehmomentreduktion) im ersten Fall und auf 85% (= 15% Drehmomentreduktion) im letzteren Fall. Es ist zu verstehen, dass sich das Drehmoment des Multipolmotors stark reduziert, wenn der Betrag des Montagefehlers groß wird.
Deshalb ist es erforderlich, dass, wenn der Direktantriebsmotor die oben beschriebene Multipolstruktur verwendet, der Direktantriebsmotor 11 und der Positionsdetektor 12 genau positioniert sind. Jedoch können, um eine Bearbeitungsgenauigkeit und einen Zusammenbau sicherzustellen, die Abstände, die für entsprechende Befestigungslöcher und Schraubenlöcher des Direktantriebsmotors 11 und des Positionsdetektors 12 vorgesehen sind, nicht weggelassen werden.
Deshalb ist, wie in JP 200-166278 A beschrieben ist, ein elektrisches Korrigieren eines Montagefehlers nach der Vollendung des Zusammenbaus allgemein als ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols bekannt.
Jedoch richtet sich das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols, das in JP 2000-166278 A diskutiert ist, auf das elektrische Korrigieren eines Montagefehlers zwischen einem Direktantriebsmotor und einem Positionsdetektor. Das Verfahnen umfasst das Berechnen eines Korrekturwerts einer Position eines magnetischen Pols basierend auf einem Ausgang eines d-Achsen-Stromfehlerverstärkers, während die Drehachse des Motors mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird. Deshalb kann das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols, das in JP 2000-166278 A beschrieben ist, nicht bei einer Rotationsachse, deren Bewegungswinkel begrenzt ist, und bei einer Linearachse, deren Bewegungsstrecke begrenzt ist, angewendet werden.
Weiter kann die Positionsbeziehung zwischen dem Direktantriebsmotor und dem Positionsdetektor anfangs stark von einem optimalen Korrekturwert für eine Position eines magnetischen Pols aufgrund eines Versehens oder eines Fehlers bei einem Befestigungsvorgang des Direktantriebsmotors und des Positionsdetektors abweichen. Beispielsweise kann in einem Zustand, in dem die oben beschriebene Positionskorrektur eines magnetischen Pols noch nicht durchgeführt wurde, der Winkelabweichungsbetrag den Bereich von +/–90° hinsichtlich des elektrischen Winkels übersteigen.
In diesem Fall gibt der Ausdruck „Fehler bei einem Befestigungsvorgang” an, dass ein bewegliches Element oder ein Stator des Motors irrtümlich in einer Winkelposition angebracht ist, die verschieden oder abweichend von einem normalen Winkel ist.
Des Weiteren bezeichnet der Ausdruck „Montagefehler” einen Montagewinkelfehler, der durch die Abstände verursacht wird, die für entsprechende Befestigungslöcher und Schraubenlöcher vorgesehen sind, oder durch mechanische Fehler bei der Bearbeitung, wie Positionsabweichungen zwischen den Befestigungslöchern und den Schraubenlöchern. Wenn die Abweichung in der Positionsbeziehung zwischen dem Direktantriebsmotor und dem Positionsdetektor im montierten Zustand die Grenze von +/–90° hinsichtlich des elektrischen Winkels übersteigt, wird der Direktantriebsmotor unkontrollierbar. In einer solchen Situation wird das Positionieren des Motors fehlschlagen und die Positionskorrektur eines magnetischen Pols kann nicht durchgeführt werden. Des Weiteren kann der Tisch anormal jenseits der Grenze eines vorgesehenen Bewegungsbereiches sein und er kann mit einem benachbarten Maschinenteil kollidieren und kann letztendlich beschädigt werden.
Die vorliegende Erfindung löst die oben beschriebenen Probleme. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, das bei einem Direktantriebsmotor angewendet werden kann, der für einen Tisch vorgesehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Steuerungssystem einen Montagefehler zwischen dem Direktantriebsmotor und einem Positionsdetektor korrigieren.
Weiter ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, das eine sichere Korrektur ermöglicht, wenn ein Montagefehler zwischen einem Direktantriebsmotor und einem Positionsdetektor in einem Fall auftritt, bei dem der Direktantriebsmotor für einen Tisch vorgesehen ist.
ÜBERBLICK
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, gibt die vorliegende Erfindung ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors zum Korrigieren einer relativen Positionsbeziehung zwischen einer Position eines beweglichen Elements eines Direktantriebsmotors und eines Erfassungswertes für die Position des beweglichen Elements, im Folgenden auch Positionserfassungswert des beweglichen Elements genannt, der von einem am Direktantriebsmotor angebrachten Positionsdetektor erfasst wird, an.
Das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors umfasst einen Schritt für das Verhindern einer Bewegung des beweglichen Elements des Direktantriebsmotors durch eine mechanische Bremse, einen Schritt für das Eingeben eines Positionsbefehls, der eine Position angibt, die von einem gegenwärtigen Wert verschieden ist, als eine angewiesene Position des beweglichen Elements des Direktantriebsmotors, einen Schritt für das Erfassen eines Drehmomentbefehlswerts des Direktantriebsmotors, einen Schritt für das Bestimmen eines Korrekturwertes für die Position des magnetischen Pols, im Folgenden auch Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol genannt, basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten Drehmomentbefehlswert und einem vorbestimmten Schwellenwert, einen Schritt für das Speichern des bestimmten Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol in einem Speicher, und einen Schritt für das Durchführen einer Motorsteuerung unter Verwendung eines Versatzwerts eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem im Speicher gespeicherten Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol erhalten wird.
Beim Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors ist es vorteilhaft, wenn der Schritt für das Bestimmen des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol einen Schritt für das automatische Ändern des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol umfasst, während der Drehmomentbefehlswert beobachtet wird, und einen Schritt für das Suchen nach einem Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, bei dem der Drehmomentbefehlswert kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert wird.
Weiter ist es beim Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn der Schritt für das Bestimmen des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol einen Schritt für das Ändern des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol, einen Schritt für das Erhalten einer Differenz zwischen einem Drehmomentbefehlswert nach der Änderung und einem Drehmomentbefehlswert vor der Änderung, und einen Schritt für das Suchen nach einem Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, bei dem die Differenz von einem negativen Wert zu einem positiven Wert wechselt, umfasst.
Weiter ist es beim Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn ein oberer Grenzwert für den Drehmomentbefehlswert festgelegt ist.
Des Weiteren ist es beim Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, einen Schritt für das Bestimmen, dass der Direktantriebsmotor in einem unkontrollierbaren Zustand ist, wenn der Drehmomentbefehlswert des Direktantriebsmotors den zuvor festgelegten Schwellenwert überschreitet, wenn eine Positionssteuerung des Direktantriebsmotors in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die mechanische Bremskraft angelegt wird, um das bewegliche Element anzuhalten, zuzufügen, wobei der Schritt als ein Schritt vor dem Schritt für das Eingeben des Positionsbefehls, der die Position angibt, die vom gegenwärtigen Wert verschieden ist, als die angewiesene Position des beweglichen Elements des Direktantriebsmotors, durchgeführt wird.
Weiter ist es beim Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn der Direktantriebsmotor und der Sensor auf eine solche Weise positioniert und befestigt sind, dass ein Montagewinkel zwischen dem Direktantriebsmotor und dem Sensor in einem Bereich eines elektrischen Winkels von +/–90° bezüglich eines optimalen Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol, der in der Mitte davon positioniert ist, liegt.
Das herkömmliche Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols, wie es in JP 2000-166278 A beschrieben ist, umfasst das Berechnen eines Korrekturwertes für eine Position eines magnetischen Pols basierend auf einem Ausgang eines d-Achsen-Stromfehlerverstärkers, während das bewegliche Element des Motors mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird. Dementsprechend ist es erforderlich, dass das bewegliche Element konstant mit einer konstanten Geschwindigkeit während der Positionskorrektur des magnetischen Pols gedreht wird.
Dementsprechend erreicht, wenn das oben beschriebene herkömmliche Korrekturverfahren für die Position eines magnetischen Pols bei einer Drehachse angewendet wird, deren Bewegungsbereich begrenzt ist, die Drehachse ihr Taktende bevor die Positionskorrektur des magnetischen Pols vollständig ist. Dementsprechend kann die beabsichtigte Korrektur nicht vollständig ausgeführt werden. Auf ähnliche Weise, wenn das oben beschriebene herkömmliche Korrekturverfahren für die Position eines magnetischen Pols bei einer Linearachse angewendet wird, erreicht die Linearachse ihr Hubende bevor die Korrektur vollständig ist Dementsprechend kann die Korrektur nicht vollständig ausgeführt werden.
Im Gegensatz dazu bietet die vorliegende Erfindung ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols, das die Position eines magnetischen Pols in einem Zustand korrigieren kann, in dem das bewegliche Element fest ist. Dementsprechend kann die Positionskorrektur des magnetischen Pols gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Drehachse angewendet werden, deren Bewegungswinkel begrenzt ist, oder bei einer Linearachse, deren Bewegungsstrecke begrenzt ist.
Insbesondere kann auch in einem Fall, bei dem eine Positionsbeziehung zwischen dem Direktantriebsmotor und einem Erfassungsursprung des Positionsdetektors nicht perfekt ist, eine Abweichung, die zwischen der gegenwärtigen Position des Direktantriebsmotors und einem Erfassungswert des Positionsdetektors entsteht, durch ein Steuerungssystem korrigiert werden. Weiter kann eine angemessene Stromphasensteuerung realisiert werden. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung jede unerwünschte Verminderung eines ausgegebenen Drehmoments eliminieren, wenn die Abweichung entsteht. Des Weiteren kann, auch wenn der Direktantriebsmotor in einen unkontrollierbaren Zustand gebracht wird, sich der Tisch nicht jenseits einer Grenze eines vorbestimmten Bewegungsbereichs bewegen, und verursacht keine Kollision mit einem benachbarten Teil.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines Motorsteuerungssystems zeigt, das ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren kann.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Positionskorrekturwert eines magnetischen Pols und einem Drehmomentbefehlswert gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 zeigt eine Seitenfläche eines Direktantriebsmotors und eines Positionsdetektors, die durch einen Positionierungsmechanismus eingestellt werden, der den Direktantriebsmotor und den Positionsdetektor so anordnen kann, dass sie eine bestimmte Positionsbeziehung aufweisen.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuerungssystem für einen Direktantriebsmotor zeigt.
9 zeigt eine Beziehung zwischen einem Stromphasenunterschied und einem Schub/Drehmoment eines Motors.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unten stehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines Motorsteuerungssystems 1 zeigt, das ein Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführen kann. 2 ist ein Flussdiagramm, das eine Ablaufprozedur des Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 zeigt eine Beziehung zwischen einem Positionskorrekturwert eines magnetischen Pols und einem Drehmomentbefehlswert T* in einem Zustand, in dem ein Direktantriebsmotor einen konstanten Schub/Drehmoment ausgibt.
Das in 1 gezeigte Motorsteuerungssystem 1 umfasst eine Steuerungseinheit 40, welche eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 42, einen Speicher 44 und eine Positionsbefehl-Festlegungseinheit 46 umfasst. Die zentrale Prozessoreinheit 42 ist funktionell betreibbar, so dass sie ein Positionskorrekturprogramm für einen magnetischen Pol aus dem Speicher 44 auslesen kann und das Positionskorrekturprogramm für einen magnetischen Pol ausführen kann.
Der Speicher 44 umfasst einen ROM („read only memory”), der das Positionskorrekturprogramm für einen magnetischen Pol vorab speichert, und einen RAM („random access memory”), der Erfassungsdaten und andere überschreibbare Daten speichert.
Die Positionsbefehl-Festlegungseinheit 46 ist funktionell betreibbar, so dass sie einen Positionsbefehl θ* festlegen kann, der ein Befehl ist, der die Position eines beweglichen Elements des Direktantriebsmotors anzeigt, entweder automatisch oder entsprechend einem manuellen Vorgang eines Bedieners, und die den Positionsbefehl θ* an einen Proportionalverstärker 21 ausgibt.
Die Positionsbefehl-Festlegungseinheit 46 kann eine geeignete Eingabevorrichtung umfassen, wie Schalter, eine Tastatur und Wähltasten, die es einem Bediener ermöglichen, Information/Daten manuell einzugeben. Das Motorsteuerungssystem 1 umfasst Bestandselemente, die ähnlich zu denen sind, die unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden. Diese Bestandselemente werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, obwohl ihre Beschreibung nicht wiederholt wird.
Um einen Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, weisen der Drehmomentbefehlswert und der Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol die folgende Beziehung auf. Wenn der Motortyp ein linearer Direktantriebsmotor ist, sollte der Befehlswert als Schubkraft-Befehlswert anstatt als der oben beschriebene Drehmomentbefehlswert bezeichnet werden. In der folgenden Beschreibung soll jedoch der Schubkraft-Befehlswert vom Drehmomentbefehlswert umfasst werden.
Wie es aus der in 3 gezeigten Beziehung ersichtlich ist, wird der Drehmomentbefehlswert minimiert, wenn der Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol ein optimaler Korrekturwert ist. Der Schub/das Drehmoment, der/das durch denselben Strom erzeugt werden kann, nimmt ab, wenn der Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol vom optimalen Korrekturwert abweicht. Deshalb wird der Drehmomentbefehlswert größer. Dementsprechend kann die Abweichung im Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol bestimmt werden, indem der Betrag des Drehmomentbefehlswerts detektiert wird.
Um den Abweichungsbetrag im Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol durch das Detektieren des Betrags des Drehmomentbefehlswerts zu erhalten ist es erforderlich, den Direktantriebsmotor in einen Zustand mit einer konstanten Schub-/Drehmomentausgabe zu bringen. Hier ist es beispielsweise nützlich, wenn der Bewegungsbereich einer Drehachse nicht begrenzt ist, ein Verfahren für das Drehen des Direktantriebsmotors mit einer konstanten Geschwindigkeit durch eine Geschwindigkeitssteuerung zu verwenden und einen Drehmomentbefehl T*, der in diesem Zustand erhalten werden kann, zu erfassen.
Jedoch kann, in einem Fall in dem der Bewegungsbereich eines Tisches begrenzt ist, der Tisch nicht mit einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit gedreht werden. Deshalb wird, bei der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, um den Direktantriebsmotor zu veranlassen, einen konstanten Schub/Drehmoment auszugeben, ein Positionsbefehl, der verschieden vom gegenwärtigen Wert ist, beim Direktantriebsmotor angewendet, und zwar in einem Zustand, in dem eine geeignete mechanische Bremskraft an den Tisch angelegt wird, und ein Fehler in einer Positionsbeziehung zwischen einer angewiesenen Position und dem Tisch wird verursacht. Weiter kann, wenn die angewiesene Position verändert werden kann, ein geeigneter Drehmomentbefehlswert (zum Beispiel Betrag des Schubs/Drehmoments) für die Positionskorrektur eines magnetischen Pols, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden soll, festgelegt werden.
Als nächstes wird untenstehend eine Anpassungsprozedur des Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Die in der Steuerungseinheit 40 vorgesehene zentrale Prozessoreinheit 42 kann ausgelegt sein, um eine Softwaresteuerung auszuführen, um das Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols auszuführen. Alternativ kann eine Hardwarekomponente verwendet werden, um einen Teil der Prozedur auszuführen.
In 2 verhindert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S9 unter Verwendung einer mechanischen Bremse eine Bewegung des Tisches, der mit dem beweglichen Element verbunden ist. Als nächstes erzeugt die Steuerungseinheit 40 in Schritt S10 einen Befehl, der eine Position angibt, die beabstandet oder abgesondert von der gegenwärtigen Position ist. Insbesondere legt die Positionsbefehl-Festlegungseinheit 46 den Positionsbefehl θ* fest, entweder automatisch oder entsprechend einem manuellen Bedienvorgang eines Bedieners, und sie gibt den Positionsbefehl θ* an den Proportionalverstärker 21 aus. Dementsprechend wird der Direktantriebsmotor in einen Zustand gebracht, in dem ein konstanter Schub/Drehmoment ausgegeben werden kann.
Auf der anderen Seite ist ein Versatzwert eines elektrischen Winkels vorab im Speicher 44 der Steuerungseinheit 40 abgespeichert. Der Versatzwert eines elektrischen Winkels ist ein Wert, der eine Phasendifferenz zwischen einem Erfassungsursprung des Positionsdetektors und der Position eines magnetischen Pols des beweglichen Elements angibt. Weiter ist auch der Positionskorrekturwert des magnetischen Pols, der erforderlich ist, um den Versatzwert eines elektrischen Winkels zu korrigieren, vorab im Speicher 44 der Steuerungseinheit gespeichert. Der Positionskorrekturwert des magnetischen Pols ist manuell oder automatisch veränderbar.
Als nächstes erfasst die Steuerungseinheit 40 in Schritt S12 eine Drehmomentbefehlswerterzeugung während eines Positioniervorgangs des Direktantriebsmotors. Im nachfolgenden Schritt S14 vergleicht die Steuerungseinheit 40 den erfassten Drehmomentbefehlswert mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Beispielsweise kann ein vorab im Speicher 44 gespeicherter Wert mit Bezug auf den Positionsbefehl θ* als Schwellenwert verwendet werden.
Wenn ermittelt wird, dass der Drehmomentbefehlswert gleich oder größer als der Schwellenwert ist (nein in Schritt S14), dann ändert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S16 den Positionskorrekturwert des magnetischen Pols. Weiter erfasst die Steuerungseinheit 40 in den Schritten S12 und S14 einen Drehmomentbefehlswert und vergleicht den erfassten Wert mit dem Schwellenwert. Die Steuerungseinheit 40 wiederholt das oben beschriebene wiederholende Verfahren in den Schritten S12, S14 und S16 solange, bis ein Drehmomentbefehlswert erhalten wird, der kleiner als der Schwellenwert ist.
Das in den Schritten S12, S14 und S16 durchzuführende Verfahren entspricht einem Schritt, in dem der Positionskorrekturwert des magnetischen Pols automatisch geändert wird während der Drehmomentbefehlswert beobachtet wird, und einem Schritt, in dem nach einem Positionskorrekturwert des magnetischen Pols gesucht wird, bei dem der Drehmomentbefehlswert kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert wird.
Dann, wenn der Positionskorrekturwert des magnetischen Pols gefunden wird, bei dem der Drehmomentbefehlswert kleiner als der Schwellenwert wird, speichert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S18 den erfassten Wert im Speicher 44. Die Steuerungseinheit 40 versorgt den Stromverteiler 23 für eine Motorsteuerung mit einem Versatzwert eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem im Speicher 44 gespeicherten Korrekturwert korrigiert ist.
Ein Verfahren für das Erhalten eines optimalen Korrekturwerts ist beispielsweise ein manuelles Verfahren für das Suchen nach einem Positionskorrekturwert eines magnetischen Pols, bei dem der Drehmomentbefehlswert T* kleiner wird als ein vorbestimmter Schwellenwert, während der Positionskorrekturwert des magnetischen Pols manuell verändert wird, oder ein automatisches Verfahren für das Erhalten eines Positionskorrekturwerts des magnetischen Pols, bei dem der Drehmomentbefehlswert T* kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert wird, basierend auf einem Vergleich zwischen dem Drehmomentbefehlswert T* und dem vorbestimmten Schwellenwert, während der Positionskorrekturwert des magnetischen Pols automatisch verändert wird.
Jedes der Verfahren kann verwendet werden, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Wenn das Verfahren für das automatische Erhalten eines Positionskorrekturwerts des magnetischen Pols verwendet wird, kann ein optimaler Positionskorrekturwert des magnetischen Pols schnell erreicht werden.
Wie oben beschrieben ist, ist das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols, das in JP 2000-166278 A diskutiert ist, dahingehend von Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, dass sich der Tisch des Direktantriebsmotors mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht oder dass er eine vollständige Umdrehung während der Positionskorrektur des magnetischen Pols durchführen. Deshalb ist das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei einem Tisch anwendbar, dessen Bewegungsbereich begrenzt ist.
Zweite Ausführungsform
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Verfahrensprozedur eines Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform ist dahingehend von Vorteil, dass ein optimaler Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol im Vergleich zur ersten Ausführungsform exakt erhalten werden kann.
In der zweiten Ausführungsform dient der Speicher 44 der Steuerungseinheit 40 als T*-Register, das einen Positionskorrekturwert eines magnetischen Pols und einen Drehmomentbefehlswert speichert. Zuerst initialisiert die Steuerungseinheit 40 in den Schritten S20 und S22 den Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol und initialisiert auch das T*-Register. In diesem Fall speichert das T*-Register einen maximalen Drehmomentbefehlswert, der für den Direktantriebsmotor verwendet werden kann.
Als nächstes verhindert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S23 eine Bewegung des mit dem beweglichen Element verbundenen Tisches unter Verwendung einer mechanischen Bremse. Anschließend wird in Schritt S24 der Positionsbefehl θ*, der automatisch oder manuell über die Positionsbefehl-Festlegungseinheit 46 festgelegt wird, an den Proportionalverstärker 21 gegeben. Der Direktantriebsmotor 11 wird basierend auf dem Positionsbefehl θ* angesteuert. Das bewegliche Element kann durch die Positionssteuerung an einer vorbestimmten Position positioniert werden.
In diesem Fall erfasst die Steuerungseinheit 40 in Schritt S26 einen Drehmomentbefehlswert T*, der erforderlich ist, dass der Direktantriebsmotor 11 ein vorbestimmtes Drehmoment ausgeben kann, das ausreicht, um das bewegliche Element in einen stationären Zustand zu bringen. Im nachfolgenden Schritt S28 vergleicht die Steuerungseinheit 40 den erfassten Drehmomentbefehlswert mit dem im T*-Register gespeicherten Wert.
Als nächstes, wenn bestimmt wird, dass der erfasste Drehmomentbefehlswert T* gleich oder kleiner als ein im T*-Register gespeicherter Wert ist (nein in Schritt S28), speichert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S30 den Drehmomentbefehlswert T* im T*-Register.
Im nachfolgenden Schritt S32 erhöht die Steuerungseinheit 40 den Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol um einen vorbestimmten Wert δ. Dann wiederholt die Steuerungseinheit 40 den oben beschriebenen Prozess in den Schritten S26 und S28, um den Drehmomentbefehlswert T* zu erfassen und den erfassten Drehmomentbefehlswert T* mit dem im T*-Register gespeicherten Wert zu vergleichen. Die Steuerungseinheit 40 wiederholt den oben beschriebenen Prozess solange, bis der erfasste Drehmomentbefehlswert T* größer als der im T*-Register gespeicherte Wert wird.
Der Prozess, der in den Schritten S26 bis S32 ausgeführt wird, entspricht einem Schritt des Ändern des Positionskorrekturwerts für einen magnetischen Pol, einem Schritt des Erhalten einer Differenz zwischen einem Drehmomentbefehlswert nach der Änderung und einem Drehmomentbefehlswert vor der Änderung, und einem Schritt des Suchens nach einem Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol, bei dem die Differenz von einem negativen Wert zu einem positiven Wert wechselt.
Dann, wenn der Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, bei dem der Drehmomentbefehlswert größer als der im T*-Register gespeicherte Wert wird, gefunden ist (ja in Schritt S28), subtrahiert die Steuerungseinheit 40 im Schritt S34 den Betrag δ vom erlangten Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol und speichert den letztlich erhaltenen Wert im Speicher 44 der Steuerungseinheit 40.
Der im Speicher 44 gespeicherte Korrekturwert kann als Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol für den Positionsdetektor 12 verwendet werden. Dementsprechend vollendet die Steuerungseinheit 40 die Positionskorrekturprozedur für den magnetischen Pol. Die Steuerungseinheit 40 gibt einen Versatzwert eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem oben beschriebenen Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol korrigiert wurde, für die Motorsteuerung an den Stromverteiler 23 aus.
Die vorliegende Ausführungsform ist dahingehend ähnlich zur ersten Ausführungsform, dass ein Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol basierend auf einem erfassten Drehmomentbefehlswert erhalten werden kann. Gemäß der ersten Ausführungsform wird jedoch ein Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol als Festlegungswert erhalten, der gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Auf der anderen Seite wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol als Festlegungswert erhalten, bei dem der Drehmomentbefehlswert minimal ist. Die vorliegende Ausführungsform kann einen exakten Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol erhalten und kann verhindern, dass sich das ausgegebene Drehmoment verringert, wenn ein Montagefehler zwischen dem Direktabtriebsmotor 11 und dem Positionsdetektor 12 auftritt.
Wie oben beschrieben ist, ist, verglichen mit dem Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols, das in JP 2000-166278 A diskutiert ist, das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß der vorliegenden Ausführungsform dahingehend vorteilhaft, dass es nicht erforderlich ist, dass sich der Tisch des Direktantriebsmotors mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht oder er eine vollständige Umdrehung während der Positionskorrektur eines magnetischen Pols durchführen muss. Deshalb kann das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei einem Tisch angewendet werden, dessen Bewegungsbereich begrenzt ist.
Dritte Ausführungsform
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Verfahrensprozedur eines Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Der Ablauf des Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist untenstehend unter Bezugnahme auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
Beim in der ersten und zweiten Ausführungsform beschriebenen Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols kann, wenn der Drehmomentbefehl gleich oder größer als ein Nennschub/Nenndrehmoment des Motors festgelegt wird, der Motor während eines Anpassungsvorgangs übermäßig erhitzt werden und ein thermischer Schutz, der im Motor vorgesehen ist, kann die Anpassung gewaltsam beenden.
Um das oben beschriebene Problem zu verhindern ist es nützlich, eine Drehmomentgrenzfunktion festzulegen, um zu verhindern, dass der Drehmomentbefehlswert einen vorbestimmten konstanten Wert überschreitet. Wenn die Drehmomentgrenzfunktion geeignet festgelegt wird, um den Drehmomentbefehl gleich oder kleiner als den Nennschub/Nenndrehmoment des Motors zu halten, überschreitet die Motortemperatur nicht eine erlaubte Temperatur und es kann verhindert werden, dass der Motor übermäßig aufheizt.
Des Weiteren kann, wenn die Bremskraft kleiner als die vom Motor erzeugte Schubkraft ist, oder wenn die Bremse während eines Anpassungsvorgangs aus irgendeinem Grund eine Fehlfunktion aufweist, der Motor sich jenseits der Grenzen des Bewegungsbereiches bewegen und mit einer Maschine kollidieren, wenn der Motor in einem Zustand betrieben wird, in dem der Drehmomentbefehlswert groß ist. Das Festlegen der Drehmomentgrenzfunktion ist nützlich, um das oben beschriebene unerwünschte Phänomen von vornherein zu verhindern.
Insbesondere legt die Steuerungseinheit 40 in Schritt S50 einen Drehmomentgrenzwert Tlim als einen oberen Grenzwert des Drehmomentbefehlswerts T* fest. Ein Bediener kann die Eingabevorrichtung der Positionsbefehl-Festlegungseinheit 46 manuell bedienen, um den oben beschriebenen Festlegungswert in die Steuerungseinheit 40 einzugeben. Alternativ kann die Steuerungseinheit 40 einen vorab im Speicher 44 gespeicherten Wert lesen.
Anschließend führt die Steuerungseinheit 40 in Schritt S52 eine Positionskorrekturprozedur für einen magnetischen Pol aus, um einen optimalen Korrekturwert für den magnetischen Pol zu erhalten. Im nachfolgenden Schritt S54 speichert die Steuerungseinheit 40 den erhaltenen optimalen Korrekturwert für den magnetischen Pol im Speicher 44. Die Positionskorrekturprozedur für einen magnetischen Pol gemäß der dritten Ausführungsform ist anschließend dem in Bezug auf die Schritte S9 bis S18 des in 2 gezeigten Flussdiagramm der ersten Ausführungsform gleich. Die Positionskorrekturprozedur für einen magnetischen Pol gemäß der dritten Ausführungsform ist dahingehend einzigartig, dass die Steuerungseinheit 40 den in Schritt S12 erfassten Drehmomentbefehlswert T* mit dem oben beschriebenen Drehmomentgrenzwert Tlim vergleicht und einen Befehl so erzeugt, dass verhindert wird, dass der Drehmomentbefehlswert T* den oben beschriebenen Drehmomentgrenzwert Tlim überschreitet.
Dann legt die Steuerungseinheit 40 den im Speicher 44 gespeicherten Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol als einen Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol für den Positionsdetektor 12 fest und vollendet die Positionskorrekturprozedur für den magnetischen Pol. Die Steuerungseinheit 40 gibt einen Versatzwert eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem oben beschriebenen Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol korrigiert ist, für die Motorsteuerung an den Stromverteiler 23 aus.
Vierte Ausführungsform
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Verfahrensprozedur eines Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der vierten Ausführungsform ist eine mechanische Bremse (nicht gezeigt) bereitgestellt, um einen mit dem beweglichen Element verbundenen Tisch zu fixieren. Das Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors gemäß der vierten Ausführungsform ist durch die folgenden Punkte gekennzeichnet. Die Steuerungseinheit 40 führt eine Positionssteuerung für den Direktantriebsmotor 11 in einem Zustand durch, in dem die Bremskraft durch die mechanische Bremse angelegt wird. Die Steuerungseinheit 40 bestimmt, ob der Direktantriebsmotor 11 bezüglich des Drehmomentbefehlswerts T* des Direktantriebsmotors 11 unkontrollierbar ist.
Wenn der Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol ein Wert ist, der den Direktantriebsmotor 11 in einen unkontrollierbaren Zustand bringt, kann ein kleiner Positionsfehler einen überhöhten Drehmomentbefehl T* erzeugen. Unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Phänomens ist es nützlich, den Betrag des Drehmomentbefehlswerts T* zu verwenden, und zu bestimmen, ob der gegenwärtige Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol den Direktantriebsmotor 11 in einen unkontrollierbaren Zustand bringt.
Als erstes legt die Steuerungseinheit 40 in Schritt S60, der in 6 gezeigt ist, einen ersten Drehmomentgrenzwert Tlim 1 als einen oberen Grenzwert des Drehmomentbefehlswerts T* fest. Der erste Drehmomentgrenzwert Tlim 1, der in Schritt S60 festgelegt wird, ist ein extrem kleiner Wert verglichen zur Bremskraft der oben beschriebenen mechanischen Bremse. Deshalb ist, auch wenn der Direktantriebsmotor 11 in einem Zustand unkontrollierbar wird, in dem ein Abweichungsbetrag des Positionskorrekturwerts für einen magnetischen Pol gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Tisch stationär durch die Bremskraft fixiert.
Als nächstes legt die Steuerungseinheit in Schritt S62 die mechanische Bremskraft an das bewegliche Element an, um das bewegliche Element in einem stationären Zustand zu halten. In Schritt S64 beginnt die Steuerungseinheit 40 eine Positionssteuerung für den Direktantriebsmotor 11. Dann erfasst die Steuerungseinheit 40 in Schritt S66 den Drehmomentbefehlswert T*, der in einem Zustand erzeugt wird, in dem das bewegliche Element fest ist, und bestätigt ihn.
Im nachfolgenden Schritt S68 vergleicht die Steuerungseinheit 40 den Drehmomentbefehlswert T* mit einem Schwellenwert T*thr. Der Schwellenwert T*thr ist ein vorab bestimmter Wert, um einen Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol zu berechnen, der verhindern kann, dass der Motor unkontrollierbar wird. In anderen Worten ist der Schwellenwert T*thr nützlich, um zu bestimmen, ob der Drehmomentbefehlswert T* überhöht ist Der Schwellenwert T*thr ist ein Wert, der mit dem ersten Drehmomentgrenzwert Tlim 1 vergleichbar ist.
Wenn bestimmt wird, dass der Drehmomentbefehlswert T* gleich oder größer als der Schwellenwert T*thr ist (nein im Schritt S68), dann erhöht die Steuerungseinheit 40 in Schritt S70 den Positionskorrekturwert für einen magnetischen Pol um einen Betrag δ. Dann wiederholt die Steuerungseinheit 40 das oben beschriebene Verfahren in den Schritten S66 und S68, um den Drehmomentbefehlswert T* zu erfassen und den erfassten Drehmomentbefehlswert T* mit dem Schwellenwert T*thr zu vergleichen. Die Steuerungseinheit 40 wiederholt den oben beschriebenen Vorgang so lange, bis der Drehmomentbefehlswert T* kleiner als der Schwellenwert T*thr wird.
Dann, wenn der Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, bei dem der Drehmomentbefehlswert T* kleiner als der Schwellenwert T*thr wird, gefunden ist (ja in Schritt S68), speichert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S72 den erfassten Wert im Speicher 44.
Anschließend legt die Steuerungseinheit 40 in Schritt S74 einen zweiten Drehmomentgrenzwert Tlim 2 für den Drehmomentbefehlswert T* fest. Der in diesem Fall festgelegte zweite Drehmomentgrenzwert Tlim 2 ist gleich dem oder kleiner als der Nennschub/Nenndrehmoment des Direktantriebsmotors.
Dann führt die Steuerungseinheit 40 in Schritt S78 ein optimales Korrekturverfahren für eine Position des magnetischen Pols durch. Anschließend speichert die Steuerungseinheit 40 in Schritt S79 einen erhaltenen optimalen Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol im Speicher 44. Die Steuerungseinheit 40 kann den erhaltenen optimalen Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol als einen Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol des Positionsdetektors 12 verwenden. Dann vollendet die Steuerungseinheit 40 die Positionskorrektur für den magnetischen Pol.
Die Steuerungseinheit 40 erzeugt einen Versatzwert eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem oben beschriebenen Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol korrigiert ist, und gibt den erzeugten Versatzwert eines elektrischen Winkels für die Motorsteuerung an den Stromverteiler 23 aus.
Unten stehend wird unter Bezugnahme auf 7 ein Positionierungsaufbau im Detail beschrieben, der den Positionsdetektor 12 auf dem rotierenden Direktantriebsmotor so positionieren kann, dass der Positionsdetektor 12 so montiert ist, dass er eine spezifische Positionsbeziehung zum rotierenden Direktantriebsmotor aufweist.
Der Direktantriebsmotor umfasst einen Stator 31 mit einer Drei-Phasen-Windung und ein bewegliches Element 33 mit zahlreichen Permanentmagneten, die entlang der äußeren Umfangsrichtung desselben angeordnet sind, um N-Pole und S-Pole, die abwechselnd angeordnet sind, auszubilden.
Der Positionsdetektor 12 umfasst einen Sensor 33 und ein Detektionselement 34 (also ein Zielobjekt, das vom Sensor 33 erfasste werden soll). Der Stator 31 ist an einem Statorgehäuse 36 mit Befestigungsbolzen 60 befestigt. Das Detektionselement 34 ist am beweglichen Element 32 mit Befestigungsbolzen 61 befestigt.
Unten stehend ist eine Positionierungsaufbau beschrieben, der es erlaubt, den Direktantriebsmotor 11 und den Positionsdetektor 12 in einem vorbestimmten Winkelbereich zu montieren, um zu verhindern, dass der Direktantriebsmotor 11 und der Positionsdetektor 12 unkontrollierbar werden. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Winkelbereich, in dem eine Unkontrollierbarkeit verhindert wird, der +/–90°-Bereich hinsichtlich des elektrischen Winkels, in dem das ausgegebene Drehmoment einen positiven Wert aufweist, wie in 9 gezeigt ist. Um das oben beschriebene Winkelerfordernis zu erfüllen, sind der Direktantriebsmotor 11 und der Positionsdetektor 12 so zusammengebaut, dass sie eine spezifische Positionsbeziehung aufweisen. Weiter wird ein optimaler Versatzwert eines elektrischen Winkels im Steuerungssystem 1 festgelegt.
Hier ist es nötig den Direktantriebsmotor 11 so zusammenzubauen, dass eine konstante Positionsbeziehung zwischen dem Stator 31, dem beweglichen Element 32, dem Sensor 33 und dem Detektionselement 34 erhalten bleibt. Beispielsweise sind, wie in 7 gezeigt, eine U-Phasen-Schlitzmitte des Stators 31, ein S-Pol des Permanentmagneten des beweglichen Elements 32, die Mitte des Sensors 33 und eine Z-Phase 35 des Detektionselements 34 entlang einer gerade Linie ausgerichtet, wenn der Stator 31, das bewegliche Element 32, der Sensor 33 und das Detektionselement 34 zusammengebaut werden.
Wenn die Befestigungsbolzen 60 und 61 jedoch in gleichen Abständen angeordnet sind, können die oben beschriebenen Elemente fehlerhaft zusammengebaut werden, wenn ein Arbeiter einen Fehler macht, da die Elemente auch zusammengebaut werden können, wenn sie einen Winkelversatz zueinander aufweisen. Dementsprechend können der Versatz eines elektrischen Winkels, der festgelegt wurde, und die Positionsbeziehung zwischen dem Direktantriebsmotor 11 und dem Positionsdetektor 12 den Motor in einen unkontrollierbaren Zustand bringen.
Dementsprechend ist es nützlich, die Befestigungsbolzen 60 und 61 in unregelmäßigen Abständen anzuordnen, da die oben beschriebenen Elemente nicht zusammen gebaut werden können, bis die Elemente korrekt angeordnet werden, so dass sie eine vorbestimmte Abstandsbeziehung aufweisen.
In anderen Worten können der Direktantriebsmotor 11 und der Positionsdetektor 12 zusammen gebaut werden, so dass sie in jedem Fall eine spezifische Positionsbeziehung aufweisen.
Gemäß dem in 7 gezeigten Beispiel sind der Stator 31 und das Statorgehäuse 36 durch acht Befestigungsbolzen 60 zusammengebaut, von denen sieben Befestigungsbolzen 60 in gleichen Abständen (Winkel A) in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und der verbleibende eine Befestigungsbolzen 60 in einem unregelmäßigen Abstand (A'' < A < A') angeordnet ist. Weiter ist das Detektionselement 34 am beweglichen Element 32 mit acht Befestigungsbolzen 61 befestigt, von denen sieben Befestigungsbolzen 61 in gleichmäßigen Abständen (Winkel B) in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und der verbleibende eine Befestigungsbolzen 61 in einem unregelmäßigen Abstand (B'' < B < B') angeordnet ist.
Der Positionierungsaufbau für das Zusammenbauen des Direktantriebsmotors 11, so dass eine konstante Positionsbeziehung zwischen dem Stator 31, dem beweglichen Element 32, dem Sensor 33 und dem Detektionselement 34 aufrecht erhalten wird, ist nicht auf die oben beschriebene für die Befestigungsbolzen anwendbare Gestaltung begrenzt. Jeder andere geeignete Aufbau kann verwendet werden. Beispielsweise kann eine Verbindungsstruktur mit Passfedern und Passfedernuten, die miteinander verbunden werden, verwendet werden.
Der oben beschriebene Positionierungsaufbau, der es ermöglicht, dass der Antriebsmotor 11 und der Positionsdetektor 12 in einem vorbestimmten Winkelbereich montiert werden, um zu verhindern, dass der Direktantriebsmotor 11 und der Positionsdetektor 12 unkontrollierbar werden, kann bei einem Lineardirektantriebsmotor verwendet werden. Wie oben beschrieben ist, kann der Positionierungsaufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform verhindern, dass ein Arbeiter einen Fehler beim Zusammenbauvorgang macht, aufgrund der Bereitstellung eines geeigneten Mechanismus für das Einstellen eines Motors und eines Positionsdetektors auf eine solche Weise, dass sie eine vorbestimmte Positionsbeziehung aufweisen, wenn sie zusammengebaut werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-261890 [0001]
JP 200-166278 A [0021, 0078]
JP 2000-166278 A [0022, 0035, 0066]

Claims

Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors zum Korrigieren einer relativen Positionsbeziehung zwischen einer Position eines beweglichen Elements eines Direktantriebsmotors und eines Positionserfassungswerts des beweglichen Elements, der von einem am Direktantriebsmotor angebrachten Positionsdetektor erfasst wird, wobei das Verfahren umfasst: – einen Schritt für das Verhindern einer Bewegung des beweglichen Elements des Direktantriebsmotors durch eine mechanische Bremse; – einen Schritt für das Eingeben eines Positionsbefehls, der eine Position angibt, die von einem gegenwärtigen Wert verschieden ist, als eine angewiesene Position des beweglichen Elements des Direktantriebsmotors; – einen Schritt für das Erfassen eines Drehmomentbefehlswerts des Direktantriebsmotors; – einen Schritt für das Bestimmen eines Positionskorrekturwerts für einen magnetischen Pol basierend auf einem Vergleich zwischen dem erfassten Drehmomentbefehlswert und einem vorbestimmten Schwellenwert; – einen Schritt für das Speichern des bestimmten Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol in einem Speicher; und – einen Schritt für das Durchführen einer Motorsteuerung unter Verwendung eines Versatzwerts eines elektrischen Winkels, der basierend auf dem im Speicher gespeicherten Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol erhalten wird.
Korrekturverfahrens für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors nach Anspruch 1, wobei der Schritt für das Bestimmen des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol umfasst: – einen Schritt für das automatische Ändern des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol, während der Drehmomentbefehlswert beobachtet wird, und einen Schritt für das Suchen nach einem Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, bei dem der Drehmomentbefehlswert kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert wird.
Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors nach Anspruch 1, wobei der Schritt für das Bestimmen des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol umfasst: – einen Schritt für das Ändern des Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol; – einen Schritt für das Erhalten einer Differenz zwischen einem Drehmomentbefehlswert nach der Änderung und eines Drehmomentbefehlswerts vor der Änderung; und – einen Schritt für das Suchen nach einem Positionskorrekturwert für den magnetischen Pol, bei dem die Differenz von einem negativen Wert zu einem positiven Wert wechselt.
Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors nach Anspruch 1, wobei ein oberer Grenzwert für den Drehmomentbefehlswert festgelegt ist.
Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors nach Anspruch 1, weiter umfassend: – einen Schritt für das Bestimmen, dass der Direktantriebsmotor in einem unkontrollierbaren Zustand ist, wenn der Drehmomentbefehlswert des Direktantriebsmotors den zuvor festgelegten Schwellenwert überschreitet, wenn eine Positionssteuerung des Direktantriebsmotors in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die mechanische Bremskraft angelegt wird, um das bewegliche Element anzuhalten, wobei der Schritt als ein Schritt vor dem Schritt für das Eingeben des Positionsbefehls, der die Position angibt, die vom gegenwärtigen Wert verschieden ist, als die angewiesene Position des beweglichen Elements des Direktantriebsmotors, durchgeführt wird.
Korrekturverfahren für eine Position eines magnetischen Pols eines Motors nach Anspruch 1, wobei der Direktantriebsmotor und einen Sensor auf eine solche Weise positioniert und befestigt sind, dass ein Montagewinkel zwischen dem Direktantriebsmotor und dem Sensor in einem Bereich eines elektrischen Winkels von +/–90° bezüglich eines optimalen Positionskorrekturwerts für den magnetischen Pol liegt, der in der Mitte davon positioniert ist.