專(zhuān)利名稱(chēng)：具有編碼器的主軸控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制由該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)由帶驅(qū)動(dòng)的機(jī)床等的主軸的控制裝置，尤其涉及在該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上沒(méi)有安裝速度檢測(cè)器但在主軸上安裝有用于檢測(cè)該主軸的位置的編碼器從而能夠進(jìn)行該主軸的控制這樣的主軸控制裝置。
背景技術(shù)：
圖15是說(shuō)明應(yīng)用于沒(méi)有安裝用于檢測(cè)速度的傳感器(無(wú)傳感器)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主軸的概略框圖。無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2經(jīng)含有帶的減速機(jī)構(gòu)4向車(chē)床等的主軸6傳遞其驅(qū)動(dòng)力。在該主軸6上安裝有用于檢測(cè)該主軸6的旋轉(zhuǎn)位置的輸出反饋脈沖Pfb的編碼器8。 然后，將從安裝于該主軸6上的編碼器8輸出的反饋脈沖Pfb用于主軸6的旋轉(zhuǎn)位置的管理中，能夠?qū)崿F(xiàn)主軸定位停止功能等功能。減法器10中通過(guò)從上位的控制裝置(未圖示)輸出的速度指令Vcmd中減去在速度推定器15中推定出的無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的速度，來(lái)求出速度偏差。速度控制部11 對(duì)該速度偏差進(jìn)行PI控制(比例 積分控制proportional-plus-integral control)等， 來(lái)求出轉(zhuǎn)矩電流指令。電流控制部12使用求出的電流指令和電流檢測(cè)器14檢測(cè)出的流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的實(shí)際電流Ire來(lái)求出電壓指令，并向由反相器(inverter)構(gòu)成的功率放大部13輸出求出的電壓指令。速度推定器15使用由電流檢測(cè)器14檢測(cè)出的流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的實(shí)際電流Ire來(lái)推定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速，并求出推定速度Vest。圖16是說(shuō)明應(yīng)用于將來(lái)自編碼器的反饋脈沖還有效地用于電動(dòng)機(jī)速度控制中的無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主軸的概略框圖。從編碼器8輸出的反饋脈沖Pfb除了被用于主軸6的旋轉(zhuǎn)位置的管理以外，還被用于速度推定器15中的推定速度的計(jì)算。圖17是說(shuō)明應(yīng)用于將來(lái)自編碼器的反饋脈沖還有效地用于電流控制的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主軸的概略框圖。從編碼器8輸出的反饋脈沖除了被用于主軸6的旋轉(zhuǎn)位置的管理以外，還被用于電流控制部12中的電壓指令的計(jì)算。參照?qǐng)D15 17，如上所述，在一般的無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的電動(dòng)機(jī)控制中，根據(jù)流過(guò)該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的實(shí)際電流Ire在軟件內(nèi)部推定計(jì)算電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)該推定速度Vest來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令或決定流過(guò)電動(dòng)機(jī)各線圈的電流相位。在將該無(wú)傳感器的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于機(jī)床車(chē)床的主軸時(shí)，在該主軸上搭載有用于檢測(cè)該主軸的旋轉(zhuǎn)位置的編碼器8。因此，在日本特開(kāi)2002-51594號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了以下技術(shù) 通過(guò)用該編碼器8的反饋脈沖Pfb代替電動(dòng)機(jī)速度反饋，或者，通過(guò)將該反饋脈沖Pfb用于針對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的推定速度Vest的修正或勵(lì)磁頻率指令的修正、夾具等的處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)于單純的無(wú)傳感器的控制更高的控制性。在車(chē)床等機(jī)床中，一般是通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2經(jīng)在該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2與主軸之間含有帶的減速機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸，在作用了劇烈且較大的切削力的時(shí)候有時(shí)發(fā)生帶的打滑。由于通過(guò)安裝于主軸的編碼器8來(lái)檢測(cè)該主軸的位置，所以盡管發(fā)生打滑也不會(huì)影響主軸的定位精度。但是，在將安裝于主軸的編碼器的速度(轉(zhuǎn)速)利用于電動(dòng)機(jī)的速度控制(參照?qǐng)D16)或電流控制(參照?qǐng)D17)時(shí)，有可能轉(zhuǎn)矩指令劇變、發(fā)生較大的沖擊(shock)，并且不能準(zhǔn)確地進(jìn)行電流相位控制而發(fā)生過(guò)電流等(參照?qǐng)D19)報(bào)警。如圖18A和圖18B所示， 這是由于在打滑時(shí)根據(jù)編碼器速度換算出的電動(dòng)機(jī)速度急劇變動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種具有編碼器的主軸控制裝置，其能夠在通過(guò)不具有速度檢測(cè)器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)由帶來(lái)驅(qū)動(dòng)具有用于檢測(cè)主軸位置的編碼器的主軸的控制裝置中，當(dāng)對(duì)帶的打滑進(jìn)行檢測(cè)發(fā)生所述帶的打滑時(shí)，暫時(shí)停止使用根據(jù)來(lái)自所述編碼器的信號(hào)而獲得的電動(dòng)機(jī)的推定速度，避免振動(dòng)和過(guò)電流的產(chǎn)生。本發(fā)明涉及一種主軸控制裝置，其通過(guò)控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制經(jīng)由帶與該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)連接的主軸，在該主軸上安裝有用于檢測(cè)主軸的位置的編碼器。該主軸控制裝置具備主軸速度檢測(cè)部，其根據(jù)所述編碼器在一定時(shí)間內(nèi)的反饋脈沖數(shù)來(lái)檢測(cè)主軸速度； 第一電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述主軸與所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的減速比和由所述主軸速度檢測(cè)部檢測(cè)出的主軸速度，來(lái)獲得所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一電動(dòng)機(jī)推定速度；電動(dòng)機(jī)速度控制部，其根據(jù)賦予所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和由所述第一電動(dòng)機(jī)速度推定部獲得的第一電動(dòng)機(jī)推定速度，來(lái)進(jìn)行所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制；打滑檢測(cè)部，其根據(jù)由所述第一電動(dòng)機(jī)速度推定部獲得的第一電動(dòng)機(jī)推定速度或者由所述主軸速度檢測(cè)部檢測(cè)出的主軸速度，對(duì)所述帶發(fā)生了打滑的情況進(jìn)行檢測(cè)；以及開(kāi)關(guān)部，其根據(jù)來(lái)自所述打滑檢測(cè)部的所述帶的打滑檢測(cè)結(jié)果，來(lái)控制所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度向所述電動(dòng)機(jī)速度控制部的輸入。而且，在由所述打滑檢測(cè)部檢測(cè)出所述帶的打滑時(shí)，控制所述開(kāi)關(guān)部以使得在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中不使用所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度。還可以是，在由所述第一電動(dòng)機(jī)速度推定部獲得的第一電動(dòng)機(jī)推定速度的變化量超過(guò)了第一預(yù)定值時(shí)、或者由所述主軸速度檢測(cè)部檢測(cè)出的主軸速度的變化量超過(guò)了與所述第一預(yù)定值相對(duì)應(yīng)的值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。還可以是，所述主軸控制裝置還具備第二電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和流過(guò)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，來(lái)計(jì)算出第二電動(dòng)機(jī)推定速度，由此，在所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度與所述第二電動(dòng)機(jī)推定速度之差超過(guò)了第二預(yù)定值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。還可以是，所述主軸控制裝置還具備第二電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和流過(guò)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，來(lái)計(jì)算出第二電動(dòng)機(jī)推定速度，由此，在所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度與所述第二電動(dòng)機(jī)推定速度之差的變化量超過(guò)了第三預(yù)定值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。還可以是，所述主軸控制裝置還具備第二電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和流過(guò)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，來(lái)計(jì)算出第二電動(dòng)機(jī)推定速度，由此，在所述第二電動(dòng)機(jī)推定速度與所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度之比超過(guò)了第四預(yù)定值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。還可以是，所述打滑檢測(cè)部具備判別單元，其用于判別在過(guò)去一定時(shí)間內(nèi)是否發(fā)生了打滑，由此，在盡管所述打滑檢測(cè)部沒(méi)有檢測(cè)出打滑的發(fā)生，但由所述判別單元判別出在過(guò)去一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生了打滑的情況下，控制所述開(kāi)關(guān)部以使得在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中不使用所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度。根據(jù)本發(fā)明可以提供一種具有編碼器的主軸控制裝置，其能夠在通過(guò)不具有速度檢測(cè)器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)由帶來(lái)驅(qū)動(dòng)具有用于檢測(cè)主軸位置的編碼器的主軸的控制裝置中， 當(dāng)對(duì)帶的打滑進(jìn)行檢測(cè)發(fā)生所述帶的打滑時(shí)，暫時(shí)停止使用根據(jù)來(lái)自所述編碼器的信號(hào)而獲得的電動(dòng)機(jī)的推定速度，避免振動(dòng)和過(guò)電流的發(fā)生。


本發(fā)明的上述以及其它目的和特征通過(guò)參照附圖根據(jù)以下的實(shí)施例說(shuō)明能夠得到明了。附圖中，圖1是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第一實(shí)施方式的圖。圖2是表示控制裝置的控制算法的流程圖。圖3是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第二實(shí)施方式的圖。圖4是表示圖3所示的控制裝置的控制算法的流程圖。圖5是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第三實(shí)施方式的圖。圖6是表示圖5所示的控制裝置的控制算法的流程圖。圖7是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第四實(shí)施方式的圖。圖8是表示圖7所示的控制裝置的控制算法的流程圖。圖9是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第五實(shí)施方式的圖。圖10是表示圖9所示的控制裝置的控制算法的流程圖。圖11是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第六實(shí)施方式的圖。圖12是說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第六實(shí)施方式的圖。圖13是表示圖11和圖12所示的控制裝置的控制算法的流程圖。圖14是說(shuō)明用本發(fā)明的控制裝置驅(qū)動(dòng)控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流的圖。圖15是說(shuō)明應(yīng)用于沒(méi)有安裝用于檢測(cè)速度的傳感器(無(wú)傳感器)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主軸的概略框圖。圖16是說(shuō)明應(yīng)用于將來(lái)自編碼器的反饋脈沖還有效地用于電動(dòng)機(jī)速度控制中的無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主軸的概略框圖。圖17是說(shuō)明應(yīng)用于將來(lái)自編碼器的反饋脈沖還有效地用于電流控制的無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主軸的概略框圖。圖18A和圖18B是說(shuō)明根據(jù)打滑時(shí)的電動(dòng)機(jī)速度和編碼器速度換算而得的電動(dòng)機(jī)速度的情況的圖。圖19是說(shuō)明轉(zhuǎn)矩指令劇變等導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流過(guò)大的圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明的主軸控制裝置的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2不具有用于檢測(cè)速度的傳感器，即，是無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由含有帶5和齒輪(未圖示)的減速機(jī)構(gòu)4傳遞到車(chē)床等的主軸6。 在主軸6上安裝有編碼器8，該編碼器8輸出用于檢測(cè)主軸的旋轉(zhuǎn)位置的反饋脈沖Pfb。從該編碼器8輸出的反饋脈沖Pfb被用于主軸的旋轉(zhuǎn)位置的管理中，實(shí)現(xiàn)主軸定位停止功能等功能。速度控制部11使用從上位的控制裝置(未圖示)輸出的速度指令Vcmd和由電動(dòng)機(jī)速度推定部21推定出的無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的推定速度Vestl來(lái)進(jìn)行PI控制(比例 積分控制)等，從而求出轉(zhuǎn)矩電流指令。電流控制部12使用該求出的轉(zhuǎn)矩電流指令和由電流檢測(cè)器14檢測(cè)出的流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的實(shí)際電流Ire來(lái)求出電壓指令，將該求出的電壓指令輸出到功率放大部13。主軸速度檢測(cè)部20使用來(lái)自編碼器8的反饋脈沖Pfb來(lái)檢測(cè)主軸6的轉(zhuǎn)速(主軸速度)。具體而言，通過(guò)對(duì)每單位時(shí)間的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，能夠計(jì)算出主軸6的主軸速度。電動(dòng)機(jī)速度推定部21根據(jù)主軸速度檢測(cè)部20求出的主軸速度求出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2 的速度。由于經(jīng)由含有帶5的減速機(jī)構(gòu)4將動(dòng)力從感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2向主軸6傳遞，所以電動(dòng)機(jī)速度推定部21通過(guò)將減速比加入到主軸速度檢測(cè)部20求出的主軸速度中，能夠求出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的推定速度Vestl。本實(shí)施方式的打滑檢測(cè)部22A(第一打滑檢測(cè)部)根據(jù)第一電動(dòng)機(jī)速度推定部21 推定出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的推定速度Vestl是否大于預(yù)先設(shè)定的值(第一閾值)來(lái)判斷有無(wú)打滑。然后，根據(jù)第一打滑檢測(cè)部22A的判斷結(jié)果來(lái)控制開(kāi)關(guān)部23，向速度控制部11輸入 /切斷來(lái)自第一電動(dòng)機(jī)速度推定部21的推定速度Vestl。通過(guò)圖2的流程圖來(lái)展示圖1所示的控制裝置的控制算法。按控制周期來(lái)進(jìn)行該流程圖所示的處理。以下按照各步驟來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。步驟SA1取得編碼器(主軸)速度。具體而言，通過(guò)對(duì)每一控制周期的反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)取得主軸速度。步驟SA2根據(jù)在步驟SAl中取得的編碼器(主軸)速度，使用下式計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl =編碼器速度X (主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比)在上式中，將主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比作為參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。步驟SA3將在步驟SA2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與預(yù)先設(shè)定的值(第一閾值)進(jìn)行比較。步驟SA4在步驟SA3中的比較結(jié)果，例如，如果第一推定速度Vestl不是第一閾值以下則判斷為沒(méi)有打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SA5,另一方面如果第一推定速度Vestl是第一閾值以下則判斷為發(fā)生打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SA6。步驟SA5將步驟SA2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中， 結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。步驟SA6不將步驟SA2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。
參照?qǐng)D3來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第二實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，打滑檢測(cè)部22B (第二打滑檢測(cè)部)根據(jù)第一電動(dòng)機(jī)速度推定部 21推定出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的推定速度Vestl的變化量的絕對(duì)值是否大于預(yù)先設(shè)定的值(第二閾值)來(lái)判斷有無(wú)打滑。根據(jù)該第二打滑檢測(cè)部22B的判斷結(jié)果來(lái)控制開(kāi)關(guān)部23，向速度控制部11輸入/切斷推定速度Vestl。通過(guò)圖4的流程圖來(lái)展示圖3所示的控制裝置的控制算法。按控制周期來(lái)進(jìn)行該流程圖所示的處理。以下按照各步驟來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。步驟SB1取得編碼器(主軸)速度。具體而言，通過(guò)對(duì)每一控制周期的反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)取得主軸速度。步驟SB2根據(jù)在步驟SBl中取得的編碼器(主軸)速度，使用下式計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl =編碼器速度X (主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比)在上式中，將主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比作為參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。步驟SB3將在步驟SB2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl的變化量的絕對(duì)值與預(yù)先設(shè)定的值(第二閾值)進(jìn)行比較。這里，例如通過(guò)求出在上一控制周期中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與本次控制周期中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl之差，能夠計(jì)算第一推定速度Vestl的變化量。步驟SB4在步驟SB3中的比較結(jié)果，例如，如果第一推定速度Vestl的變化量的絕對(duì)值不大于第二閾值則判斷為沒(méi)有打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SB5，另一方面如果第一推定速度Vestl的變化量的絕對(duì)值大于第二閾值則判斷為發(fā)生打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SB6。步驟SB5將步驟SB2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中， 結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。步驟SB6不將步驟SB2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。此外，第一實(shí)施方式(圖1)和第二實(shí)施方式(圖3)中打滑檢測(cè)部22A、22B接受來(lái)自第一電動(dòng)機(jī)速度推定部21的推定速度Vestl來(lái)檢測(cè)有無(wú)發(fā)生打滑，但也可以代替這些， 打滑檢測(cè)部22A、22B接受從主軸速度檢測(cè)部20輸出的主軸速度(編碼器速度)來(lái)檢測(cè)有無(wú)發(fā)生打滑。此時(shí)，將用于判別有無(wú)上述打滑的第一閾值和第二閾值變換成與主軸速度或者主軸速度的變化量的絕對(duì)值對(duì)應(yīng)的值。參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第三實(shí)施方式。本實(shí)施方式相當(dāng)于在第一實(shí)施方式(圖1)上附加另一個(gè)電動(dòng)機(jī)速度推定部 24 (第二電動(dòng)機(jī)速度推定部)。該第二電動(dòng)機(jī)速度推定部M根據(jù)電流檢測(cè)器14檢測(cè)出的流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2的實(shí)際電流Ire來(lái)推定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度，向打滑檢測(cè)部22C(第三打滑檢測(cè)部)和速度控制部11輸出該推定出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度(第二推定速度Vest2)。第三打滑檢測(cè)部22C根據(jù)由第一電動(dòng)機(jī)速度推定部21獲得的第一推定速度Vestl 與由第二電動(dòng)機(jī)速度推定部M獲得的第二推定速度Vest2之差的絕對(duì)值是否大于預(yù)先設(shè)定的值(第三閾值)來(lái)判別是否發(fā)生了打滑。通過(guò)圖6的流程圖來(lái)展示圖5所示的控制裝置的控制算法。按控制周期來(lái)進(jìn)行該流程圖所示的處理。以下按照各步驟來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。步驟SC1取得編碼器(主軸)速度。具體而言，通過(guò)對(duì)每一控制周期的反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)取得主軸速度。步驟SC2根據(jù)在步驟SCl中取得的編碼器(主軸)速度，使用下式計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl =編碼器速度X (主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比)在上式中，將主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比作為參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。步驟SC3根據(jù)流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流Ire計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度 Vest2 (第二推定速度)。計(jì)算出基于實(shí)際電流Ire的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度的方法是現(xiàn)有公知的方法，所以省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。步驟SC4將在步驟SC2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與在步驟 SC3中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第二推定速度Vest2之差的絕對(duì)值與預(yù)先設(shè)定的值(第三閾值)進(jìn)行比較。步驟SC5在步驟SC4中的比較結(jié)果，例如，如果第二推定速度Vest2與第一推定速度Vestl之差的絕對(duì)值不大于第三閾值則判斷為沒(méi)有打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SC6，另一方面如果第二推定速度Vest2與第一推定速度Vestl之差的絕對(duì)值大于第三閾值則判斷為發(fā)生打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SC7。步驟SC6將步驟SC2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中， 結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。步驟SC7不將步驟SC2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度vestl用于控制中，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。參照?qǐng)D7來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第四實(shí)施方式。本實(shí)施方式在打滑檢測(cè)部22D (第四打滑檢測(cè)部)根據(jù)推定速度的差的變化量是否大于預(yù)先設(shè)定的值來(lái)判別打滑這一點(diǎn)上，與第三實(shí)施方式(圖5)不同。通過(guò)圖8的流程圖來(lái)展示圖7所示的控制裝置的控制算法。按控制周期來(lái)進(jìn)行該流程圖所示的處理。以下按照各步驟來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。步驟SD1取得編碼器(主軸)速度。具體而言，通過(guò)對(duì)每一控制周期的反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)取得主軸速度。步驟SD2根據(jù)在步驟SDl中取得的編碼器(主軸)速度，使用下式計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl =編碼器速度X (主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比)在上式中，將主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比作為參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。步驟SD3根據(jù)流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流Ire計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度 Vest2 (第二推定速度)。計(jì)算出基于實(shí)際電流Ire的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度的方法是現(xiàn)有公知的方法，所以省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。步驟SD4計(jì)算出在步驟SD2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與在步驟SD3中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第二推定速度Vest2之差(推定速度差)的變化量，將該計(jì)算出的推定速度差的變化量的絕對(duì)值與預(yù)先設(shè)定的值(第四閾值)進(jìn)行比較。這里， 例如可以根據(jù)在上一控制周期中求出的第一推定速度Vestl與第二推定速度Vest2之差和在本次控制周期中求出的第一推定速度Vestl與第二推定速度Vest2之差，來(lái)計(jì)算出第一推定速度Vestl與第二推定速度Vest2之差的變化量(推定速度差變化量)。步驟SD5在步驟SD4中的比較結(jié)果，如果感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與第二推定速度Vest2之差的變化量的絕對(duì)值不大于第四閾值則判斷為沒(méi)有打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SD6，另一方面如果感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與第二推定速度Vest2之差的變化量的絕對(duì)值大于第四閾值則判斷為發(fā)生打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SD7。步驟SD6將步驟SD2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中， 結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。步驟SD7不將步驟SD2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。參照?qǐng)D9來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第五實(shí)施方式。本實(shí)施方式的特征在于，將圖5 (第三實(shí)施方式)的打滑檢測(cè)部22C(第三打滑檢測(cè)部)代替為圖9所示的打滑檢測(cè)部22E (第五打滑檢測(cè)部)，根據(jù)由第一電動(dòng)機(jī)速度推定部21獲得的第一推定速度Vestl與由第二電動(dòng)機(jī)速度推定部M獲得的第二推定速度 Vest2之比(推定速度比)是否大于預(yù)先設(shè)定的值(第五閾值)來(lái)判別有無(wú)發(fā)生打滑。通過(guò)圖10的流程圖來(lái)展示圖9所示的控制裝置的控制算法。按控制周期來(lái)進(jìn)行該流程圖所示的處理。以下按照各步驟來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。步驟SE1取得編碼器(主軸)速度。具體而言，通過(guò)對(duì)每一控制周期的反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)取得主軸速度。步驟SE2根據(jù)在步驟SEl中取得的編碼器(主軸)速度，使用下式計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl =編碼器速度X (主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比)在上式中，將主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比作為參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。步驟SE3根據(jù)流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流Ire計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度 Vest2 (第二推定速度)。計(jì)算出基于實(shí)際電流Ire的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度的方法是現(xiàn)有公知的方法，所以省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。步驟SE4將在步驟SE3中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第二推定速度Vest2與在步驟SE2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl之比(Vest2/Vestl)與預(yù)先設(shè)定的值 (第五閾值)進(jìn)行比較。步驟SE5在步驟SE4中的比較結(jié)果，如果第二推定速度Vest2與第一推定速度 Vestl之比(Vest2/Vestl)不大于第五閾值則判斷為沒(méi)有打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SE6，另一方面如果第二推定速度Vest2與第一推定速度Vestl之比(Vest2/Vestl)大于第五閾值則判斷為發(fā)生打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SE7。步驟SE6將步驟SE2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中， 結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。步驟SE7不將步驟SE2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。參照?qǐng)D11和圖12來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的主軸控制裝置的第六實(shí)施方式。本實(shí)施方式的特征在于，將圖5(第三實(shí)施方式)的打滑檢測(cè)部22C(第三打滑檢測(cè)部)代替為圖11和圖12所示的打滑檢測(cè)部22F(第六打滑檢測(cè)部)，在檢測(cè)出帶5沒(méi)有打滑經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，控制開(kāi)關(guān)部23以使得從第一電動(dòng)機(jī)速度推定部21向速度控制部11 輸入第一推定速度Vestl。通過(guò)圖13的流程圖來(lái)展示圖11和圖12所示的控制裝置的控制算法。按控制周期來(lái)進(jìn)行該流程圖所示的處理。以下按照各步驟來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。步驟SF1取得編碼器(主軸)速度。具體而言，通過(guò)對(duì)每一控制周期的反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)取得主軸速度。步驟SF2根據(jù)在步驟SFl中取得的編碼器(主軸)速度，使用下式計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl =編碼器速度X (主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比)在上式中，將主軸與電動(dòng)機(jī)之間的減速比作為參數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。步驟SF3根據(jù)流過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流Ire計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度 Vest2 (第二推定速度)。計(jì)算出基于實(shí)際電流Ire的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度的方法是現(xiàn)有公知的方法，所以省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。步驟SF4將在步驟SF2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl與在步驟 SF3中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第二推定速度Vest2之差的絕對(duì)值與預(yù)先設(shè)定的值(第三閾值)進(jìn)行比較。步驟SF5在步驟SF4中的比較結(jié)果，如果第二推定速度Vest2與第一推定速度 Vestl之差的絕對(duì)值不大于第三閾值則判斷為沒(méi)有打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SF6，另一方面如果第二推定速度Vest2與第一推定速度Vestl之差的絕對(duì)值大于第三閾值則判斷為發(fā)生打滑從而轉(zhuǎn)移到步驟SF8。步驟SF6判斷在過(guò)去預(yù)定時(shí)間(η秒)內(nèi)是否發(fā)生過(guò)打滑，在沒(méi)有發(fā)生過(guò)打滑時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟SF7，另一方面，在發(fā)生過(guò)打滑時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟SF8。此外，可以通過(guò)使用計(jì)時(shí)器功能來(lái)實(shí)現(xiàn)在本步驟SF6中的在過(guò)去η秒內(nèi)是否發(fā)生過(guò)打滑的判斷。步驟SF7將步驟SF2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中 (參照?qǐng)D12)，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。步驟SF8不將步驟SF2中計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一推定速度Vestl用于控制中(參照?qǐng)D11)，結(jié)束當(dāng)前控制周期的處理。此外，圖13的流程圖的步驟SF5中的有無(wú)發(fā)生打滑的判別與圖6(第三實(shí)施方式) 的流程圖的步驟SC5中的有無(wú)發(fā)生打滑的判別相同，但是也可以采用其它實(shí)施方式中的有無(wú)發(fā)生打滑的判別方法。圖14是說(shuō)明本發(fā)明的控制裝置中驅(qū)動(dòng)控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流的圖。如圖14所示通過(guò)本發(fā)明即使在帶5打滑時(shí)也不會(huì)在用于速度控制的速度反饋中有較大變動(dòng)， 結(jié)果能夠避免在現(xiàn)有方法中產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)電流(實(shí)際電流Ire)變得過(guò)大的現(xiàn)象。由此，能夠避免在電流控制部12中發(fā)生的電流異常、由不連續(xù)的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致的機(jī)械沖擊、 加工不良的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種主軸控制裝置，其通過(guò)控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制經(jīng)由帶與該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)連接的主軸，在該主軸上安裝有用于檢測(cè)主軸的位置的編碼器，所述主軸控制裝置的特征在于，具備主軸速度檢測(cè)部，其根據(jù)所述編碼器在一定時(shí)間內(nèi)的反饋脈沖數(shù)來(lái)檢測(cè)主軸速度； 第一電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述主軸與所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的減速比和由所述主軸速度檢測(cè)部檢測(cè)出的主軸速度，來(lái)獲得所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第一電動(dòng)機(jī)推定速度；電動(dòng)機(jī)速度控制部，其根據(jù)賦予所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和由所述第一電動(dòng)機(jī)速度推定部獲得的第一電動(dòng)機(jī)推定速度，來(lái)進(jìn)行所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制；打滑檢測(cè)部，其根據(jù)由所述第一電動(dòng)機(jī)速度推定部獲得的第一電動(dòng)機(jī)推定速度或者由所述主軸速度檢測(cè)部檢測(cè)出的主軸速度，對(duì)所述帶發(fā)生了打滑的情況進(jìn)行檢測(cè)；以及開(kāi)關(guān)部，其根據(jù)來(lái)自所述打滑檢測(cè)部的所述帶的打滑檢測(cè)結(jié)果，來(lái)控制所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度向所述電動(dòng)機(jī)速度控制部的輸入，在由所述打滑檢測(cè)部檢測(cè)出所述帶的打滑時(shí)，控制所述開(kāi)關(guān)部以使得在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中不使用所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸控制裝置，其特征在于，在由所述第一電動(dòng)機(jī)速度推定部獲得的第一電動(dòng)機(jī)推定速度的變化量超過(guò)了第一預(yù)定值時(shí)、或者由所述主軸速度檢測(cè)部檢測(cè)出的主軸速度的變化量超過(guò)了與所述第一預(yù)定值相對(duì)應(yīng)的值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸控制裝置，其特征在于，所述主軸控制裝置還具備第二電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和流過(guò)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，來(lái)計(jì)算出第二電動(dòng)機(jī)推定速度，在所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度與所述第二電動(dòng)機(jī)推定速度之差超過(guò)了第二預(yù)定值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸控制裝置，其特征在于，所述主軸控制裝置還具備第二電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和流過(guò)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，來(lái)計(jì)算出第二電動(dòng)機(jī)推定速度，在所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度與所述第二電動(dòng)機(jī)推定速度之差的變化量超過(guò)了第三預(yù)定值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主軸控制裝置，其特征在于，所述主軸控制裝置還具備第二電動(dòng)機(jī)速度推定部，其根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度指令和流過(guò)所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電流，來(lái)計(jì)算出第二電動(dòng)機(jī)推定速度，在所述第二電動(dòng)機(jī)推定速度與所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度之比超過(guò)了第四預(yù)定值時(shí)，所述打滑檢測(cè)部識(shí)別為所述帶發(fā)生了打滑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的主軸控制裝置，其特征在于，所述打滑檢測(cè)部具備判別單元，其用于判別在過(guò)去一定時(shí)間內(nèi)是否發(fā)生了打滑， 在盡管所述打滑檢測(cè)部沒(méi)有檢測(cè)出打滑的發(fā)生，但由所述判別單元判別出在過(guò)去一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生了打滑的情況下，控制所述開(kāi)關(guān)部以使得在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中不使用所述第一電動(dòng)機(jī)推定速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有編碼器的主軸控制裝置。本發(fā)明的主軸控制裝置通過(guò)控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制經(jīng)由帶與該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)連接的主軸。在該主軸上安裝有用于檢測(cè)主軸位置的編碼器，但是在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上沒(méi)有安裝速度檢測(cè)器。根據(jù)所述編碼器輸出獲得的主軸速度來(lái)推定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度，根據(jù)該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度來(lái)檢測(cè)帶的打滑。然后，當(dāng)檢測(cè)出帶發(fā)生打滑時(shí)在該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制中不使用所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推定速度。
文檔編號(hào)B23Q5/10GK102198599SQ20111005103
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者巖下平輔, 李耕, 秋山隆洋, 置田肇 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社