DE3686686T2

DE3686686T2 - Vorrichtung zur regelung der geschwindigkeit eines elektromotors.

Info

Publication number: DE3686686T2
Application number: DE8686901495T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Fujioka; Mitsuhiko Hirota
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2006-02-21
Also published as: WO1986005044A1; EP0214300A4; EP0214300B1; EP0214300A1; US4837491A; JPS61196788A; DE3686686D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung, insbesondere auf eine Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung, die in einer Umschalt-Regelschaltung eines Spindelmotors in einer Werkzeugmaschine benutzt wird.
Bei Werkzeugmaschinen, wie Vielzweckmaschinen, werden eine Vielzahl von Motoren benötigt. Diese Motoren haben gewöhnlich unterschiedliche Eigenschaften, so daß sie als Hochausgangsleistungs- und Niedrigausgangsleistungs-Motoren oder als Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeits-Motoren usw. arbeiten können. Indessen erfordert, da diese Motoren unterschiedlich wegen deren Ausgangsleistungs- und Geschwindigkeitseigenschaften arbeiten, jeder Motor einen eigenen Servoverstärker für dessen Regelung. Darüber hinaus gibt es in einem Fall, in dem einer der Motoren benutzt wird, viele Umstände, bei denen die anderen Motoren stillstehen, so daß sich die Regelschaltungen der Servoverstärker, die zu diesen Motoren gehören, ebenfalls in Ruhe befinden. Daher sind die Kosten der Einrichtung hoch, und die Einrichtung wird nicht effizient ausgenutzt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kosten zu senken und die Effizienz der Ausnutzung einer Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung zu erhöhen, und zwar dadurch, daß die Hardware für einen Servoverstärker geeignet gemacht wird, von jedem der Motoren in einer Anordnung benutzt zu werden, in der die Spindel oder dergl. einer Werkzeugmaschine durch eine Vielzahl von Motoren, die unterschiedlich arbeiten, getrieben und gesteuert wird. Die Druckschrift EP-A-125317 offenbart das Ergebnis eines früheren Versuchs, dies durch Benutzen einer arithmetischen Schaltung, die einen Prozessor umfaßt, zu erreichen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung weist daher folgende Vorteile auf:
(1) Eine Eingangs-Führungsgrößenspannung kann auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 10 V) normiert sein.
(2) Das Ausgangssignal eines Drehzahlmessers kann normiert sein.
(3) Es kann für eine praktische Anwendung eine Funktion, die eine Sicherheit gegen Uberdrehzahlen bietet, benutzt werden.
(4) Die Auflösung von Führungsgrößen kann für Motoren sowohl großer als auch kleiner Ausgangsleistung dieselbe sein. Zusätzlich kann, da die Vorrichtung durch Anordnung des Verstärkers auf einem einzigen Schaltungs-Chip aufgebaut sein kann, die Produktivität einer Massenfertigung gesteigert werden, und es können die Kosten gesenkt werden. Es ist außerdem leicht, den Verstärker im Falle einer Verstärker-Fehlfunktion auszuwechseln.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm.
Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Umschaltsignal-Erzeugungsschaltung.
Fig. 4 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Stromrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung.
Fig. 5 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun im einzelnen anhand der Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erläuternde Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel einer Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der Figur sind Spindelantriebsmotoren M&sub1;, M&sub2; für eine Werkzeugmaschine oder dergl. vorgesehen. Es sei angenommen, daß einer der Motoren für eine höhere Ausgangsleistung oder eine höhere Drehgeschwindigkeit im Vergleich mit dem anderen Motor ausgelegt ist und daß der andere Motor eine unterschiedliche Ausgangsleistungs- oder Geschwindigkeits-Charakteristik aufweist. Diese Motoren werden durch eine Wandlerschaltung (e) getrieben, die durch einen Transistor-Wechselrichter oder dergl. gebildet ist, der durch ein Ausgangssignal aus einer Impulsbreitenmodulations-Schaltung (c) gesteuert wird. Die Zuführung elektrischer Energie zu der Wandlerschaltung (e) wird durch eine Gleichrichterschaltung (d) durchgeführt, die mit einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung R, S, T verbunden ist.
Die Drehgeschwindigkeiten der Motoren M&sub1;, M&sub2; werden durch Impulsgeneratoren PG&sub1;, PG&sub2; erfaßt, die Signale, welche kennzeichnend für die erfaßten Geschwindigkeiten sind, an eine Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (f) legen. Außerdem sind eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (a) und eine ROM-Umschaltschaltung (b), die eine Umschaltschaltung für eine Stromschleifenamplituden- und eine Phasentabellen-Speicherschaltung hat, vorgesehen. Die ROM-Umschaltschaltung ist mit einer Vielzahl von Speichern versehen. Beispielsweise sind die Charakteristika des Motors M&sub1; in einem ROM A gespeichert, und die Charakteristika des Motors M&sub2; sind in einem ROM B gespeichert.
Es wird nun die Arbeitsweise dieser Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung beschrieben. Wenn ein Motor-Umschaltsignal in die Umschaltsignal-Erzeugungsschaltung (g) gelangt, wird ein Signal aus einem der Impulsgeneratoren PG&sub1;, PG&sub2; an die Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (f) gelegt. Entschieden wird dies abhängig davon, ob z. B. der Hochgeschwindigkeits-Motor M&sub1; oder der Niedriggeschwindigkeits-Motor M&sub2; ausgewählt ist. Als nächstes wird der Verstärkungsfaktor der Geschwindigkeitsstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (a) in Abhängigkeit von der Auswahl umgeschaltet, die durch die Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (f) durchgeführt ist. Ferner wird ROM A oder ROM B abhängig davon ausgewählt, welcher der Motoren M&sub1;, M&sub2; ausgewählt worden ist, wodurch die Amplitude und Phase der Stromschleife bestimmt werden. Die Impulsbreite der Impulsbreitenmodulations-Schaltung (c) wird durch die Stromrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (h) bestimmt. Das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulations-Schaltung (c) steuert die Stromleitung der Wandlerschaltung (e), die aus dem Transistor-Wechselrichter oder dergl. gebildet ist, um dadurch jeden der Motoren M&sub1;, M&sub2; zu regeln.
Im folgenden werden die Arbeitsweise der Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung in weiteren Einzelheiten unter Benutzung des Flußdiagramms gemäß Fig. 2 sowie die Umschaltsignal-Erzeugungsschaltung, die Stromrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung und die Drehzahlrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung, die im einzelnen in Fig. 3, 4 bzw. 5 gezeigt sind, beschrieben.
(1) Es sei angenommen, daß das Umschaltsignal in Fig. 3 ausgeschaltet ist, daß ein Schalter SWo in Fig. 5 ausgeschaltet ist und daß der Motor M&sub1; mit einem Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor a&sub1; (Fig. 5) und einem Stromrückkopplungsverstärkungsfaktor b&sub1; (Fig. 4) (Schritt S&sub1;) arbeitet.
(2) Das Umschaltsignal in Fig. 3 wird eingeschaltet, um eine Hilfsoperation (Schritt S&sub2;) auszuwählen. Als nächstes wird der Motor M&sub1; gestoppt, und seine Erregung wird ausgeschaltet (Schritt S&sub3;).
(3) Ein ROM fuhr die Hilfsoperation wird ausgewählt (Schritt S&sub4;), und die Inhalte eines RAM, wie ein Amplitudenmuster, ein Phasenwinkelmuster, ein Schlupfmuster und ein Sinuswellenmuster, werden neu eingeschrieben (Schritt S&sub5;).
(4) Die Stromversorgungsleitung und die Signalleitung werden umgeschaltet (Kontakte MCC, SW in Fig. 1 werden umgeschaltet) (Schritt S&sub6;).
(5) In Übereinstimmung mit Fig. 4 und Fig. 5 wird der Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor nach a&sub2; umgeschaltet, der Stromrückkopplungsverstärkungsfaktor wird nach b&sub2; umgeschaltet (Schritt 57), und der Motor M&sub2; für eine Hilfsoperation wird getrieben (Schritt S&sub8;).
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Geschwindigkeitsregelvorrichtung werden zwei unterschiedlich ausgelegte Motoren M&sub1;, M&sub2; durch eine Umschaltoperation innerhalb eines einzigen Servoverstärkers geregelt. Indessen kann der Verstärkungsfaktor jeder Charakteristik des Servoverstärkers nach Bedarf eingestellt werden. Bei einer Einstellung nach Bedarf der Konstanten jeder der Schaltungen, die in der Hardware ein und desselben Servoverstärkers vorgesehen sind, ist es möglich, Servoverstärker, die einem betreffenden der Motoren entsprechen, die unterschiedliche Betriebsdaten haben, aufzubauen. In einem derartigen Ausführungsbeispiel kann der Teil A, der von einer strichpunktierten Linie umschlossen ist, mit derselben Hardware aufgebaut sein. Dies ermöglicht eine Verringerung der Kosten durch Massenfertigung. Ein weiterer Vorteil, der durch dieses Ausführungsbeispiel gegeben ist, besteht darin, daß der Servoverstärker auf einfache Art und Weise ausgewechselt werden kann, falls er eine Fehlfunktion aufweist.
Gemäß der Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird ein einziger Servoverstärker, der so eingestellt ist, daß er mit der Charakteristik jedes Motors übereinstimmt, umgeschaltet und angeschaltet, wenn er eine Vielzahl von Motoren regelt, die sich hinsichtlich ihrer Charakteristika und Ausführung unterscheiden. Daher kann in Fällen, in denen eine Vielzahl von Motoren, die unterschiedliche Charakteristika haben, so daß sie als Hochleistungs- und Niedrigleistungs-Motoren oder als Hochgeschwindigkeits und Niedriggeschwindigkeits-Motoren, die in einer Werkzeugmaschine oder dergl., wie in einer Vielzweckmaschine, benutzt werden, arbeiten können, die Hardware eines einzigen Servoverstärkers durch jeden der Motoren in Anspruch genommen werden, um eine Verringerung der Kosten und eine mehr effiziente Ausnutzung zu ermöglichen.

Claims

1. Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung zur Rückkopplungs- Regelung einer Vielzahl von Typen von Motoren (M&sub1;, M&sub2;) unterschiedlicher Eigenschaften auf der Grundlage einer Führungsgrößenspannung, gekennzeichnet durch

einen Servoverstärker zum Umschalten des Verstärkungsfaktors von Rückkopplungssignalen aus den Motoren (M&sub1;, M&sub2;) zum Einstellen und Verstärken der Führungsgrößenspannung,

eine Umschaltsignal-Erzeugungsschaltung (g) zum Umschalten und Regeln des Servoverstärkers durch ein Motor-Umschaltsignal,

eine Stromrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (h) zum Umschalten des Rückkopplungsverstärkungsfaktors eines Eingangsstroms für jeden der Motoren (M&sub1;, M&sub2;),

eine Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (f) zum Umschalten des Rückkopplungsverstärkungsfaktors eines Drehgeschwindigkeitssignals jedes der Motoren (M&sub1;, M&sub2;),

eine Geschwindigkeitsschleifenverstärkungsfaktor-Umschaltschaltung (a) zum Umschalten des Geschwindigkeitsschleifenverstärkungsfaktors jedes der Motoren (M&sub1;, M&sub2;) und

eine Umschaltschaltung (b) für eine Stromschleifenamplituden- und eine Phasentabellen-Speicherschaltung.

2. Motorgeschwindigkeits-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, die einen Servoverstärker hat, der in der Lage ist, eine Vielzahl von Typen von Spindelmotoren (M&sub1;, M&sub2;) zu regeln, die unterschiedliche Eigenschaften haben, mit

einem Verbindungsmittel zum wahlweisen Verbinden der Vielzahl von Motoren mit dem Servoverstärker mittels des Motor- Umschaltsignals.