JP3857425B2

JP3857425B2 - Servo motor demagnetization inspection method

Info

Publication number: JP3857425B2
Application number: JP20226698A
Authority: JP
Inventors: 久也大岩
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000035370A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、サーボモータに用いられる永久磁石の減磁を容易且つ短時間に検査することが可能なサーボモータの減磁検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、サーボモータとして構成される電磁力モータには、固定子（ステータ）または回転子｛ロータ（回転型サーボモータの場合）｝、摺動子｛スライダ（リニアサーボモータの場合）｝、若しくは振動子｛バイブレータ（振動型サーボモータの場合）｝に永久磁石が広範に用いられている。
【０００３】
ところで、永久磁石には、温度、湿度、衝撃等の外的要因により磁力の低下（減磁）が生じる場合がある。例えば、回転型サーボモータにおいては、減磁が生じると該サーボモータのトルク定数が低下するため、任意のトルク電流に対する所望のトルクが得られなくなる。このような減磁を検査する従来例に係る方法として、以下に示す技術が用いられている。
【０００４】
すなわち、サーボモータに対して位置制御または速度制御を行う場合、減磁の影響が、位置指令または速度指令に対する追従異常という形で現れることを利用して減磁の検査を行う技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、位置指令または速度指令に対する追従異常に基づいて減磁の検査を行うため、サーボモータに対してトルク制御を行う場合にはこの技術を適用することができない。
【０００６】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、サーボモータに対する減磁の検査を容易且つ短時間に行うことを可能とするサーボモータの減磁検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明では、サーボモータの回転子の回転角度に基づいて前記永久磁石の位置を検出し、前記サーボモータに供給されるトルク電流値、該サーボモータに発生する摩擦力及び該サーボモータの加速度を求め、これらのトルク電流値、摩擦力及び加速度、並びに該サーボモータに固有の値として既定されているトルク定数から該サーボモータの算出イナーシャを得る工程と、得られた算出イナーシャと前記サーボモータに固有の値として既定されている既定イナーシャとを検出した前記永久磁石の位置ごとに比較し、減磁が生じている前記永久磁石の位置を特定する工程とを経て、前記サーボモータに用いられる永久磁石の減磁を検査するようにしている。
【０００８】
この場合、前記トルク電流値、摩擦力及び加速度は、サーボモータを任意の速度計画またはトルク計画に基づいて駆動しながら計算によって求めることができるため、減磁の検査を容易且つ短時間に行うことが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
まず、この発明の一実施の形態が適用されたサーボモータ駆動システム１０について、図１を参照して説明する。
【００１１】
このサーボモータ駆動システム１０は、基本的には、サーボモータ２０と、このサーボモータ２０を駆動制御するとともに減磁検査装置として機能する制御装置４０とから構成されている。なお、このサーボモータ駆動システム１０では、サーボモータ２０としてＡＣサーボモータを用いている。
【００１２】
ここで、サーボモータ２０は、基本的には、回転軸２１を有する回転子２２と、この回転子２２を取り囲むように配された固定子３０とから構成されている。
【００１３】
回転子２２は、９０°間隔で配された４つの磁石２４ａ〜２４ｄを有する。具体的には、前記磁石２４ａ〜２４ｄは、その外側（固定子３０側）の端部が回転子２２の回転方向に対して互いに９０°ずつ離れるとともに、該外側の端部が交互にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極となるように配されている。実際には、磁石２４ａ、２４ｃの外側の端部がＮ極となり、磁石２４ｂ、２４ｄの外側の端部がＳ極となる。回転子２２の回転軸２１には、該回転子２２の回転角度、言い換えれば、前記磁石２４ａ〜２４ｄの位置（磁極位置Ｐｍ）を検出する磁極位置検出器（エンコーダ、レゾルバ等）２６が取り付けられている。
【００１４】
サーボモータ２０の固定子３０は、１２０°間隔で配された３つのコイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗを有する。これらのコイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗは、ケーブル３４ｕ、３４ｖ、３４ｗを介して後述するインバータ４６と接続されており、該インバータ４６から前記コイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗに対して、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電流が供給される。また、ケーブル３４ｕ、３４ｖには、それぞれ、電流センサ３８ｕ、３８ｖが取り付けられており、これらの電流センサ３８ｕ、３８ｖによって、前記ケーブル３４ｕ、３４ｖを介して前記インバータ４６からコイル３２ｕ、３２ｖに供給されるＵ相及びＶ相の交流電流の電流値Ｉｕ及びＩｖが検出される。Ｗ相の交流電流の電流値Ｉｗは、前記電流値Ｉｕ及びＩｖから求められる。さらに、サーボモータ２０に発生するトルクを示すトルク電流値Ｉは、前記電流値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗから求められる。
【００１５】
一方、制御装置４０は、前記磁極位置検出器２６からの磁極位置Ｐｍと、前記電流センサ３８ｕ、３８ｖからの電流値Ｉｕ及びＩｖとに基づいて、サーボモータ２０に発生させるトルクの大きさを決定する電流指令値Ｉ０を求めるコントローラ４２と、このコントローラ４２からの電流指令値Ｉ０と前記磁極位置検出器２６からの磁極位置Ｐｍとに基づいて、パルス列を有する交流電流信号Ｓｐを出力するＰＷＭ発生回路４４と、このＰＷＭ発生回路４４からの交流電流信号Ｓｐに基づく三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電流を前記コイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗに供給するインバータ４６とを有する。
【００１６】
次に、サーボモータ駆動システム１０の動作について説明する。
【００１７】
コントローラ４２は、磁極位置検出器２６からの磁極位置Ｐｍと、電流センサ３８ｕ、３８ｖからの電流値Ｉｕ及びＩｖとに基づいて、電流指令値Ｉ０を求める。ＰＷＭ発生回路４４は、前記コントローラ４２からの電流指令値Ｉ０と前記磁極位置検出器２６からの磁極位置Ｐｍとに基づいて、パルス列を有する交流電流信号Ｓｐを出力する。インバータ４６は、前記ＰＷＭ発生回路４４からの交流電流信号Ｓｐに基づく三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電流をコイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗに供給する。サーボモータ２０の回転子２２は、前記三相の交流電流の電流値に基づくトルクを発生して回転する。
【００１８】
次に、サーボモータ２０の減磁の検査方法について、図２Ａ〜図４を参照して説明する。
【００１９】
本実施の形態では、サーボモータ２０を所定の速度計画またはトルク計画に基づいて駆動し、その際に該サーボモータ２０のイナーシャ同定（イナーシャの算出）を行うことによって減磁の検査が行われる。
【００２０】
まず、次の（１）式で表されるサーボモータ２０の運動方程式を求める。
【００２１】
Ｋ×Ｉ−ｍ×α−μ（Ｖ）＝０ …（１）
ここで、ｍは回転子２２の実際のイナーシャである算出イナーシャ（以下、計算イナーシャとも記す。）である。また、Ｉはトルク電流値であり、電流センサ３８ｕ、３８ｖで検出される電流値Ｉｕ及びＩｖから求められる。さらに、μ（Ｖ）はフリクション（摩擦力）であり、回転速度Ｖの関数（例えば、一次関数）として近似される。この回転速度Ｖは、磁極位置検出器２６で検出される磁極位置Ｐｍを所定の微少時間により微分することによって求められる。さらにまた、αは回転子２２の加速度であり、前記回転速度Ｖをさらに所定の微少時間により微分することによって求められる。Ｋはトルク定数であり、サーボモータ２０に固有の値として既定されている。
【００２２】
前記（１）式を変形することによって、次の（２）式が得られる。
【００２３】
ｍ＝｛Ｋ×Ｉ−μ（Ｖ）｝／α …（２）
ここで、トルク電流値Ｉ、フリクションμ（Ｖ）、及び加速度αは上記のように計算によって求めることができ、トルク定数Ｋは既定値であるため、計算イナーシャｍは、前記トルク電流値Ｉ、フリクションμ（Ｖ）、加速度α及びトルク定数Ｋを前記（２）式に代入することによって得られる。ただし、サーボモータ２０の回転子２２の回転軸２１に図示しない負荷が連結されている場合、この負荷も含めて計算イナーシャｍを求めるようにしてもよい。
【００２４】
次に、サーボモータ２０の位置制御または速度制御が行われる場合における減磁検査用の速度計画の一例を図２Ａに示す。
【００２５】
この速度計画では、サーボモータ２０の回転子２２の回転速度（角速度）Ｖは、時点ｔ０からｔ１の期間では０から＋Ｖ１まで直線的に増加し、時点ｔ１からｔ２の期間では＋Ｖ１から０まで直線的に減少し、時点ｔ２からｔ３の期間では０から−Ｖ１まで直線的に減少し、時点ｔ３からｔ４の期間では−Ｖ１から０まで直線的に増加し、時点ｔ４からｔ５の期間では０から＋Ｖ１まで直線的に増加し、時点ｔ５からｔ６の期間では＋Ｖ１から０まで直線的に減少する、のこぎり波状の速度計画としている。
【００２６】
この場合、回転子２２の加速度（角加速度）αは、図２Ｂに示すように、時点ｔ０からｔ１の期間では＋α１となり、時点ｔ１からｔ３の期間では−α１となり、時点ｔ３からｔ５の期間では＋α１となり、時点ｔ５からｔ６の期間では−α１となる。ただし、前記各期間の時間ΔＴは同じであるものとする。
【００２７】
このような速度計画に基づいてサーボモータ２０を駆動した場合、該サーボモータ２０の回転子２２は、時点ｔ０からｔ２の期間では一方向（正方向）に所定角度θ回転し、時点ｔ２からｔ４の期間では他方向（負方向）に所定角度θ回転して元の位置（時点ｔ０における位置）に戻る。そして、時点ｔ４からｔ６の期間では前記時点ｔ０からｔ２の期間と同様に正方向に所定角度θ回転して停止する。以上の時点ｔ０からｔ６の期間における動作を時点ｔ６以降も繰り返し行うことによって、回転子２２は所定角度θ毎に正逆転を繰り返しながら正方向に回転していく。
【００２８】
ところで、図２Ｂに示すような加速度αを得ようとする場合、サーボモータ２０の回転子２２には、前記加速度αに比例するトルク電流値Ｉの交流電流が供給される。即ち、トルク電流値Ｉは、図２Ｃに示すように、時点ｔ０からｔ１の期間では略＋Ｉ１となり、時点ｔ１からｔ３の期間では略−Ｉ１となり、時点ｔ３からｔ５の期間では略＋Ｉ１となり、時点ｔ５からｔ６の期間では略−Ｉ１となる。
【００２９】
ここで、回転子２２の磁石２４ａ〜２４ｄの一部分に減磁が生じている場合、前記トルク電流値Ｉには、図２Ｃに示すように、該トルク電流値Ｉ（この場合、＋Ｉ１または−Ｉ１）の絶対値が大きくなる方向に、大きさＩｐ１のピークＰ１が生じる。このように、トルク電流値Ｉの絶対値が大きくなる方向にピークＰ１が生じるのは、磁石２４ａ〜２４ｄに減磁が生じている場合、所望の回転速度Ｖを得るために通常より多くのトルク電流値Ｉを要するためである。また、図２Ｃに示すように、ピークＰ１が離散的な磁極位置Ｐｍに生じるのは、各磁石２４ａ〜２４ｄに加わるトルクの大きさが、該磁石２４ａ〜２４ｄとコイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗとの位置関係、即ち、回転子２２の磁極位置Ｐｍに応じて変化するためである。
【００３０】
図２Ｃ中、トルク電流値ＩにピークＰ１が生じていない時間領域において、前記（２）式に基づいて求められる計算イナーシャｍは、サーボモータ２０に固有の値として既定されているイナーシャ（既定イナーシャと記す）ｍ０と同値となる。ただし、計算イナーシャｍが、連結された負荷を含めて求められている場合、この既定イナーシャｍ０も前記負荷を考慮して設定される。
【００３１】
一方、ピークＰ１が生じている時間領域においては、トルク電流値Ｉが他の時間領域に対して大きな値となるため、計算イナーシャｍも既定イナーシャｍ０に対して大きな値となる。従って、各磁極位置Ｐｍにおいて計算イナーシャｍと既定イナーシャｍ０との比較を行うことによって減磁の検査を行うことができる。
【００３２】
実際には、図２Ａに示す速度計画に基づいてサーボモータ２０の回転子２２を回転させながら、各磁極位置Ｐｍ毎に計算イナーシャｍを求める。この場合、時点ｔ０からｔ４の期間における動作を複数回繰り返しながら各磁極位置Ｐｍにおける計算イナーシャｍを複数回算出し、これらを平均したものを既定イナーシャｍ０と比較するようにしてもよい。
【００３３】
続いて、各磁極位置Ｐｍ毎に計算イナーシャｍと既定イナーシャｍ０との比較を行い、減磁の影響が生じている磁極位置Ｐｍを特定する。この場合、計算イナーシャｍを求め、これと既定イナーシャｍ０とを比較することによって減磁の影響が生じている磁極位置Ｐｍを特定する一連の処理を複数回行い、各磁極位置Ｐｍにおいて減磁の影響が生じる確率を求め、この確率に基づいて減磁の有無を判断するようにしてもよい。
【００３４】
一方、サーボモータ２０のトルク制御が行われる場合のトルク計画の一例を図３Ａに示す。この場合、このトルク計画は、実際にはトルク電流値Ｉで設定される。
【００３５】
前記トルク計画では、サーボモータ２０のコイル３２ｕ、３２ｖ、３２ｗに供給されるトルク電流値Ｉは、時点ｔ１０からｔ１１の期間では＋Ｉ２であり、時点ｔ１１からｔ１２及び時点ｔ１２からｔ１３の期間では−Ｉ２であり、時点ｔ１３からｔ１４及び時点ｔ１４からｔ１５の期間では＋Ｉ２であり、時点ｔ１５からｔ１６の期間では−Ｉ２である。
【００３６】
この場合、サーボモータ２０の回転子２２の加速度αは前記トルク電流値Ｉに比例するため、図３Ｂに示すように、時点ｔ１０からｔ１１の期間では略＋α２となり、時点ｔ１１からｔ１３の期間では略−α２となり、時点ｔ１３からｔ１５の期間では略＋α２となり、時点ｔ１５からｔ１６の期間では−α２となる。
【００３７】
ところで、回転子２２の磁石２４ａ〜２４ｄに減磁が生じている場合、前記加速度αには、図３Ｂに示すように、加速度α（この場合、＋α２または−α２）の絶対値が小さくなる方向に、大きさαｐ２のピークＰ２が生じる。このように、加速度αの絶対値が小さくなる方向にピークＰ２が生じるのは、磁石２４ａ〜２４ｄに減磁が生じている場合、前記トルク電流値Ｉに対して所望のトルクが得られないためである。
【００３８】
図３Ｂ中、加速度αにピークＰ２が生じていない時間領域において、前記（２）式に基づいて求められる計算イナーシャｍは、既定イナーシャｍ０と同値となる。一方、ピークＰ２が生じている時間領域においては、加速度αが他の時間領域に対して小さな値となるため、計算イナーシャｍは既定イナーシャｍ０に対して大きな値となる。従って、各磁極位置Ｐｍにおいて計算イナーシャｍと既定イナーシャｍ０との比較を行うことによって減磁の検査を行うことができる。
【００３９】
次に、サーボモータ２０に対して位置制御を行いながら減磁の検査を行う際にコントローラ４２で行われる処理動作の一例を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
ここで、以下のステップＳ１〜Ｓ７の処理動作は、図示しない入力装置に対して検査モードが選択されることによって開始されるものとする。
【００４１】
まず、コントローラ４２において、位置指令に基づいて速度計画がたてられ（図２Ａ参照）、この速度計画に基づいて求められたトルク電流値Ｉ（図２Ｃ参照）がサーボモータ２０に供給されることによって該サーボモータ２０の駆動が開始される（ステップＳ１）。
【００４２】
続いて、図２Ａ中、時点ｔ０からｔ４の期間における動作が複数回繰り返し行われ、回転子２２が所定角度θ（例えば、４５°）の間を複数回正逆転する。このとき、前記（２）式に基づいて各磁極位置Ｐｍ毎の計算イナーシャｍが求められる（ステップＳ２）。各磁極位置Ｐｍ毎の計算イナーシャｍが所定回数（例えば、１０回）ずつ求められると（ステップＳ３）、図２Ａ中、時点ｔ４からｔ６の期間における動作が行われ、回転子２２が所定角度θだけ正方向に回転して停止する（ステップＳ４）。これによって、計算イナーシャｍを求める磁極位置Ｐｍが更新される。
【００４３】
そして、前記ステップＳ２〜Ｓ４の処理が順次行われ、回転子２２の全磁極位置Ｐｍにおける計算イナーシャｍが得られると、サーボモータ２０の駆動が停止される（ステップＳ５）。
【００４４】
次に、各磁極位置Ｐｍ毎に計算イナーシャｍの平均を求め（ステップＳ６）、これらをそれぞれ既定イナーシャｍ０と比較することによって、磁石２４ａ〜２４ｄに減磁が生じているか否かの判定が行われる（ステップＳ７）。ここで、前記ステップＳ６において、全ての磁極位置Ｐｍにおける計算イナーシャｍの総平均を求め、前記ステップＳ７において、これと既定イナーシャｍ０とを比較するようにしてもよい。
【００４５】
このように、本実施の形態においては、電流センサ３８ｕ、３８ｖで検出される電流値Ｉｕ及びＩｖから求められるトルク電流値Ｉと、磁極位置検出器２６で検出される磁極位置Ｐｍを微分することによって求められる回転速度Ｖの関数として計算されるフリクションμ（Ｖ）と、前記回転速度Ｖを微分することによって求められる回転子２２の加速度αと、サーボモータ２０に固有の値として既定されているトルク定数Ｋとから前記回転子２２の計算イナーシャｍを求め、この計算イナーシャｍを前記サーボモータ２０に固有の値として既定されている既定イナーシャｍ０と比較することによって減磁の検査が行われる。
【００４６】
この場合、前記トルク電流値Ｉ、フリクションμ（Ｖ）及び加速度αは、サーボモータ２０を任意の速度計画またはトルク計画に基づいて駆動しながら計算によって求めることができるため、磁石２４ａ〜２４ｄに減磁が生じているか否かの検査を容易且つ短時間に行うことが可能である。
【００４７】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、サーボモータに用いられる永久磁石の減磁を容易且つ短時間に検査することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態が適用されたサーボモータ駆動システムの概略的構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、サーボモータの位置制御または速度制御が行われる場合における減磁検査用の速度計画を示すグラフであり、図２Ｂは、この速度計画に基づくサーボモータの加速度を示すグラフであり、図２Ｃは、この速度計画に基づくトルク電流値を示すグラフである。
【図３】図３Ａは、サーボモータのトルク制御が行われる場合における減磁検査用のトルク計画を示すグラフであり、図３Ｂは、このトルク計画に基づくサーボモータの加速度を示すグラフである。
【図４】サーボモータに対して位置制御を行いながら減磁の検査を行う際にコントローラで行われる処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…サーボモータ駆動システム２０…サーボモータ
２２…回転子２４ａ〜２４ｄ…磁石
２６…磁極位置検出器３０…固定子
３２ｕ、３２ｖ、３２ｗ…コイル３４ｕ、３４ｖ、３４ｗ…ケーブル
３８ｕ、３８ｖ…電流センサ４０…制御装置
４２…コントローラ４４…ＰＷＭ発生回路
４６…インバータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a servo motor demagnetization inspection method capable of inspecting a demagnetization of a permanent magnet used in a servo motor easily and in a short time.
[0002]
[Prior art]
As is well known, an electromagnetic force motor configured as a servo motor includes a stator (stator) or a rotor {rotor (for a rotary servo motor)}, a slider {slider (for a linear servo motor)}. Alternatively, permanent magnets are widely used for vibrators {vibrators (in the case of vibration type servo motors)}.
[0003]
By the way, a permanent magnet may have a decrease in magnetic force (demagnetization) due to external factors such as temperature, humidity, and impact. For example, in a rotary servo motor, if demagnetization occurs, the torque constant of the servo motor is reduced, so that a desired torque for an arbitrary torque current cannot be obtained. As a method according to a conventional example for inspecting such demagnetization, the following technique is used.
[0004]
In other words, when position control or speed control is performed on a servo motor, the demagnetization is inspected by utilizing the fact that the effect of demagnetization appears in the form of a tracking abnormality with respect to the position command or speed command.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique described above, since the demagnetization inspection is performed based on the follow-up abnormality with respect to the position command or the speed command, this technique cannot be applied when torque control is performed on the servo motor.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a servo motor demagnetization inspection method capable of easily and in a short time performing a demagnetization inspection on a servo motor. To do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the position of the permanent magnet is detected based on the rotation angle of the rotor of the servo motor, and the torque current value supplied to the servo motor, the frictional force generated in the servo motor, and the acceleration of the servo motor are calculated. Obtaining the calculated inertia of the servo motor from the torque current value, the frictional force and the acceleration, and a torque constant defined as a value specific to the servo motor, and obtaining the calculated inertia and the servo motor A permanent inertia used for the servo motor is compared with each detected position of the permanent magnet determined as a specific value, and the position of the permanent magnet where demagnetization occurs is determined. The demagnetization of the magnet is inspected.
[0008]
In this case, the torque current value, the frictional force, and the acceleration can be obtained by calculation while driving the servomotor based on an arbitrary speed plan or torque plan. Is possible.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
First, a servo motor drive system 10 to which an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
[0011]
The servo motor drive system 10 basically includes a servo motor 20 and a control device 40 that controls the drive of the servo motor 20 and functions as a demagnetization inspection device. In the servo motor drive system 10, an AC servo motor is used as the servo motor 20.
[0012]
Here, the servo motor 20 basically includes a rotor 22 having a rotating shaft 21 and a stator 30 disposed so as to surround the rotor 22.
[0013]
The rotor 22 has four magnets 24a to 24d arranged at 90 ° intervals. Specifically, the magnets 24a to 24d have their outer (stator 30 side) ends separated from each other by 90 ° with respect to the rotation direction of the rotor 22, and the outer ends are alternately N poles. , S pole, N pole, and S pole. Actually, the outer ends of the magnets 24a and 24c are N poles, and the outer ends of the magnets 24b and 24d are S poles. A magnetic pole position detector (encoder, resolver, etc.) 26 for detecting the rotation angle of the rotor 22, in other words, the positions of the magnets 24 a to 24 d (magnetic pole position Pm) is attached to the rotating shaft 21 of the rotor 22. ing.
[0014]
The stator 30 of the servo motor 20 has three coils 32u, 32v, 32w arranged at intervals of 120 °. These coils 32u, 32v, 32w are connected to an inverter 46, which will be described later, via cables 34u, 34v, 34w. From the inverter 46 to the coils 32u, 32v, 32w, U-phase, V Phase and W phase alternating currents are supplied. Also, current sensors 38u and 38v are attached to the cables 34u and 34v, respectively, and the current sensors 38u and 38v supply the coils 32u and 32v from the inverter 46 via the cables 34u and 34v. Current values Iu and Iv of the U-phase and V-phase alternating currents are detected. The current value Iw of the W-phase alternating current is obtained from the current values Iu and Iv. Further, the torque current value I indicating the torque generated in the servo motor 20 is obtained from the current values Iu, Iv and Iw.
[0015]
On the other hand, the control device 40 determines the magnitude of torque to be generated by the servo motor 20 based on the magnetic pole position Pm from the magnetic pole position detector 26 and the current values Iu and Iv from the current sensors 38u and 38v. A controller 42 for obtaining a current command value I0 to be output, and a PWM generating circuit for outputting an alternating current signal Sp having a pulse train based on the current command value I0 from the controller 42 and the magnetic pole position Pm from the magnetic pole position detector 26 44 and an inverter 46 for supplying three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) alternating current based on the alternating current signal Sp from the PWM generating circuit 44 to the coils 32u, 32v, 32w.
[0016]
Next, the operation of the servo motor drive system 10 will be described.
[0017]
The controller 42 obtains a current command value I0 based on the magnetic pole position Pm from the magnetic pole position detector 26 and the current values Iu and Iv from the current sensors 38u and 38v. The PWM generation circuit 44 outputs an alternating current signal Sp having a pulse train based on the current command value I0 from the controller 42 and the magnetic pole position Pm from the magnetic pole position detector 26. The inverter 46 supplies three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC currents based on the AC current signal Sp from the PWM generation circuit 44 to the coils 32u, 32v, 32w. The rotor 22 of the servo motor 20 rotates by generating a torque based on the current value of the three-phase alternating current.
[0018]
Next, a method for inspecting the demagnetization of the servo motor 20 will be described with reference to FIGS.
[0019]
In the present embodiment, the servo motor 20 is driven based on a predetermined speed plan or torque plan, and at that time, inertia identification (calculation of inertia) of the servo motor 20 is performed to perform demagnetization inspection.
[0020]
First, the equation of motion of the servo motor 20 expressed by the following equation (1) is obtained.
[0021]
K × I−m × α−μ (V) = 0 (1)
Here, m is a calculated inertia which is an actual inertia of the rotor 22 (hereinafter also referred to as a calculated inertia). I is a torque current value, and is obtained from current values Iu and Iv detected by the current sensors 38u and 38v. Further, μ (V) is a friction (frictional force) and is approximated as a function (for example, a linear function) of the rotational speed V. The rotational speed V is obtained by differentiating the magnetic pole position Pm detected by the magnetic pole position detector 26 with a predetermined minute time. Furthermore, α is the acceleration of the rotor 22 and is obtained by differentiating the rotational speed V by a predetermined minute time. K is a torque constant, and is defined as a value unique to the servo motor 20.
[0022]
The following equation (2) is obtained by modifying the equation (1).
[0023]
m = {K × I−μ (V)} / α (2)
Here, the torque current value I, the friction μ (V), and the acceleration α can be obtained by calculation as described above. Since the torque constant K is a predetermined value, the calculated inertia m is the torque current value I, It is obtained by substituting the friction μ (V), the acceleration α and the torque constant K into the equation (2). However, when a load (not shown) is connected to the rotating shaft 21 of the rotor 22 of the servo motor 20, the calculated inertia m may be obtained including this load.
[0024]
Next, FIG. 2A shows an example of a speed plan for demagnetization inspection when position control or speed control of the servomotor 20 is performed.
[0025]
In this speed plan, the rotational speed (angular speed) V of the rotor 22 of the servo motor 20 increases linearly from 0 to + V1 in the period from time t0 to t1, and linear from + V1 to 0 in the period from time t1 to t2. And decreases linearly from 0 to -V1 in the period from time t2 to t3, increases linearly from -V1 to 0 in the period from time t3 to t4, and from 0 in the period from time t4 to t5 The sawtooth wave speed plan is linearly increased from + V1 and linearly decreased from + V1 to 0 in the period from time t5 to time t6.
[0026]
In this case, as shown in FIG. 2B, the acceleration (angular acceleration) α of the rotor 22 is + α1 in the period from the time point t0 to t1, becomes −α1 in the period from the time point t1 to t3, and in the period from the time point t3 to t5. + Α1 and −α1 in the period from time t5 to t6. However, the time ΔT in each period is the same.
[0027]
When the servo motor 20 is driven based on such a speed plan, the rotor 22 of the servo motor 20 rotates by a predetermined angle θ in one direction (positive direction) during the period from time t0 to t2, and from time t2 to t4. During this period, it rotates by a predetermined angle θ in the other direction (negative direction) and returns to the original position (position at time t0). Then, during the period from the time point t4 to the time point t6, as in the period from the time point t0 to the time point t2, the rotation is stopped by rotating by a predetermined angle θ in the positive direction. By repeating the operation in the period from the time point t0 to the time point t6 after the time point t6, the rotor 22 rotates in the forward direction while repeating forward and reverse rotations at every predetermined angle θ.
[0028]
2B, an AC current having a torque current value I proportional to the acceleration α is supplied to the rotor 22 of the servo motor 20. That is, as shown in FIG. 2C, the torque current value I is approximately + I1 during the period from the time point t0 to t1, is approximately −I1 during the period from the time point t1 to t3, and is approximately + I1 during the period from the time point t3 to t5. In the period from t5 to t6, it is approximately −I1.
[0029]
Here, when demagnetization occurs in a part of the magnets 24a to 24d of the rotor 22, the torque current value I includes the torque current value I (in this case, + I1 or -I1 as shown in FIG. 2C). ) In the direction in which the absolute value increases, a peak P1 of size Ip1 occurs. As described above, the peak P1 occurs in the direction in which the absolute value of the torque current value I increases. When the magnets 24a to 24d are demagnetized, more torque than usual is obtained to obtain the desired rotational speed V. This is because the current value I is required. Further, as shown in FIG. 2C, the peak P1 occurs at the discrete magnetic pole positions Pm because the magnitude of the torque applied to each of the magnets 24a to 24d is between the magnets 24a to 24d and the coils 32u, 32v, and 32w. This is because it changes in accordance with the positional relationship, that is, the magnetic pole position Pm of the rotor 22.
[0030]
In FIG. 2C, in a time region where the peak P1 does not occur in the torque current value I, the calculated inertia m obtained based on the equation (2) is an inertia (default inertia) defined as a value unique to the servo motor 20. It is the same value as m0. However, when the calculated inertia m is obtained including the connected load, the predetermined inertia m0 is also set in consideration of the load.
[0031]
On the other hand, in the time domain in which the peak P1 occurs, the torque current value I is a large value with respect to the other time domains, so the calculated inertia m is also a large value with respect to the predetermined inertia m0. Therefore, the demagnetization test can be performed by comparing the calculated inertia m and the predetermined inertia m0 at each magnetic pole position Pm.
[0032]
Actually, the calculated inertia m is obtained for each magnetic pole position Pm while rotating the rotor 22 of the servo motor 20 based on the speed plan shown in FIG. 2A. In this case, the calculated inertia m at each magnetic pole position Pm may be calculated a plurality of times while repeating the operation in the period from the time point t0 to the time t4, and the average of these may be compared with the predetermined inertia m0.
[0033]
Subsequently, the calculated inertia m and the predetermined inertia m0 are compared for each magnetic pole position Pm, and the magnetic pole position Pm in which the influence of demagnetization occurs is specified. In this case, the calculated inertia m is obtained, and this is compared with the predetermined inertia m0 to perform a series of processes for specifying the magnetic pole position Pm where the demagnetizing effect occurs, and the demagnetization is performed at each magnetic pole position Pm. It is also possible to obtain the probability of the influence and determine the presence or absence of demagnetization based on this probability.
[0034]
On the other hand, FIG. 3A shows an example of a torque plan when the torque control of the servo motor 20 is performed. In this case, the torque plan is actually set by the torque current value I.
[0035]
In the torque plan, the torque current value I supplied to the coils 32u, 32v, 32w of the servo motor 20 is + I2 during the period from the time point t10 to t11, and is −I2 during the period from the time point t11 to t12 and from the time point t12 to t13. It is + I2 during the period from time t13 to t14 and from time t14 to t15, and is −I2 during the period from time t15 to t16.
[0036]
In this case, since the acceleration α of the rotor 22 of the servo motor 20 is proportional to the torque current value I, as shown in FIG. 3B, it becomes approximately + α2 during the period from time t10 to t11, and substantially during the period from time t11 to t13. −α2, approximately + α2 during the period from time t13 to t15, and −α2 during the period from time t15 to t16.
[0037]
By the way, when demagnetization occurs in the magnets 24a to 24d of the rotor 22, the absolute value of the acceleration α (in this case, + α2 or −α2 in this case) decreases as shown in FIG. 3B. Then, a peak P2 having a size αp2 is generated. As described above, the peak P2 is generated in the direction in which the absolute value of the acceleration α decreases, because when the magnets 24a to 24d are demagnetized, a desired torque cannot be obtained with respect to the torque current value I. It is.
[0038]
In FIG. 3B, in a time region where the peak α2 does not occur in the acceleration α, the calculated inertia m obtained based on the equation (2) has the same value as the predetermined inertia m0. On the other hand, in the time region where the peak P2 occurs, the acceleration α is a small value relative to the other time regions, so the calculated inertia m is a large value with respect to the predetermined inertia m0. Therefore, the demagnetization test can be performed by comparing the calculated inertia m and the predetermined inertia m0 at each magnetic pole position Pm.
[0039]
Next, an example of a processing operation performed by the controller 42 when performing a demagnetization inspection while performing position control on the servo motor 20 will be described with reference to a flowchart of FIG.
[0040]
Here, the processing operations in the following steps S1 to S7 are started when an inspection mode is selected for an input device (not shown).
[0041]
First, in the controller 42, a speed plan is made based on the position command (see FIG. 2A), and a torque current value I (see FIG. 2C) obtained based on the speed plan is supplied to the servo motor 20. Thus, the drive of the servo motor 20 is started (step S1).
[0042]
Subsequently, in FIG. 2A, the operation in the period from the time point t0 to t4 is repeatedly performed a plurality of times, and the rotor 22 rotates forward and backward a plurality of times during a predetermined angle θ (for example, 45 °). At this time, the calculated inertia m for each magnetic pole position Pm is obtained based on the equation (2) (step S2). When the calculated inertia m for each magnetic pole position Pm is obtained a predetermined number of times (for example, 10 times) (step S3), the operation in the period from time t4 to t6 is performed in FIG. Only in the positive direction and stop (step S4). As a result, the magnetic pole position Pm for obtaining the calculated inertia m is updated.
[0043]
Then, when the processes of steps S2 to S4 are sequentially performed and the calculated inertia m at all the magnetic pole positions Pm of the rotor 22 is obtained, the drive of the servo motor 20 is stopped (step S5).
[0044]
Next, the average of the calculated inertia m is obtained for each magnetic pole position Pm (step S6), and these are respectively compared with the predetermined inertia m0 to determine whether or not the magnets 24a to 24d are demagnetized. (Step S7). Here, in step S6, the total average of the calculated inertia m at all the magnetic pole positions Pm may be obtained, and in step S7, this may be compared with the predetermined inertia m0.
[0045]
Thus, in the present embodiment, the torque current value I obtained from the current values Iu and Iv detected by the current sensors 38u and 38v and the magnetic pole position Pm detected by the magnetic pole position detector 26 are differentiated. The friction μ (V) calculated as a function of the rotational speed V obtained by the equation (1), the acceleration α of the rotor 22 obtained by differentiating the rotational speed V, and values inherent to the servo motor 20 are predetermined. The calculated inertia m of the rotor 22 is obtained from the torque constant K, and the calculated inertia m is compared with a predetermined inertia m0 that is predetermined as a value inherent to the servo motor 20, thereby checking the demagnetization.
[0046]
In this case, the torque current value I, the friction μ (V), and the acceleration α can be obtained by calculation while driving the servo motor 20 based on an arbitrary speed plan or torque plan, and therefore reduced to the magnets 24a to 24d. It is possible to easily and quickly check whether or not magnetism has occurred.
[0047]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to inspect the demagnetization of the permanent magnet used in the servomotor easily and in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a servo motor drive system to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2A is a graph showing a speed plan for demagnetization inspection when position control or speed control of the servo motor is performed, and FIG. 2B is a graph showing acceleration of the servo motor based on this speed plan. FIG. 2C is a graph showing torque current values based on this speed plan.
FIG. 3A is a graph showing a torque plan for demagnetization inspection in the case where torque control of the servo motor is performed, and FIG. 3B is a graph showing acceleration of the servo motor based on this torque plan.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing operation performed by a controller when performing a demagnetization inspection while performing position control on a servo motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Servo motor drive system 20 ... Servo motor 22 ... Rotor 24a-24d ... Magnet 26 ... Magnetic pole position detector 30 ... Stator 32u, 32v, 32w ... Coil 34u, 34v, 34w ... Cable 38u, 38v ... Current sensor 40 ... Control device 42 ... Controller 44 ... PWM generation circuit 46 ... Inverter

Claims

サーボモータに用いられる永久磁石の減磁を検査する方法であって、
前記サーボモータの回転子の回転角度に基づいて前記永久磁石の位置を検出する工程と、
前記サーボモータに供給されるトルク電流値、該サーボモータに発生する摩擦力及び該サーボモータの加速度を求め、これらのトルク電流値、摩擦力及び加速度、並びに該サーボモータに固有の値として既定されているトルク定数に基づき該サーボモータの算出イナーシャを得る工程と、
得られた算出イナーシャと前記サーボモータに固有の値として既定されている既定イナーシャとを検出した前記永久磁石の位置ごとに比較し、減磁が生じている前記永久磁石の位置を特定する工程と、
を含むことを特徴とするサーボモータの減磁検査方法。A method for inspecting the demagnetization of a permanent magnet used in a servo motor,
Detecting the position of the permanent magnet based on the rotation angle of the rotor of the servo motor;
The torque current value supplied to the servo motor, the friction force generated in the servo motor, and the acceleration of the servo motor are obtained, and these torque current value, friction force and acceleration, and values inherent to the servo motor are defined. Obtaining a calculated inertia of the servo motor based on the torque constant being
Comparing the obtained calculated inertia and a predetermined inertia set as a value unique to the servo motor for each detected position of the permanent magnet, and identifying the position of the permanent magnet where demagnetization occurs; and ,
A demagnetization inspection method for a servo motor, comprising: