[發明專利]電動機控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201110030378.2
• 申請日: 2011-01-19
• 公開（公告）號: CN102158155A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 井出勇治;北原通生
• 申請（專利權）人: 山洋電氣株式會社
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張遠

技術領域

本發明涉及用于進行由機床等使用的電動機的高精度定位的電動機控制方法和裝置。

背景技術已

在使用電動機的機床等的電動機的定位裝置中，通過數字·編碼器來檢測電動機的可動元件的當前位置，從而將電動機的可動元件定位在與位置指令相應的位置上。在這種現有技術的裝置中，例如將位置指令設為0，在使電動機停止于指令位置的情況下，由于位置檢測是通過數字值檢測的，因此在可動元件上經常產生編碼器之輸出的±1個脈沖部分的變動。在連接電動機和負載的機械系統是剛體的情況下，該變動不會被放大，不會產生大的問題。但是，當在連接電動機和負載的機械系統中存在剛性低的部分的情況下，有時根據條件，該變動被放大，并且產生與機械系統共振的微振動。

例如，在通過將滾珠螺桿連結機構連接到電動機的軸來構成機械系統的情況下，在滾珠螺桿連結機構的滾珠上就產生如圖6(A)到(C)所示那樣的彈性變形。圖6(B)是沒有進行彈性變形的滾珠螺桿連結機構中的滾珠，圖6(A)和(C)夸張描述了由振動引起的彈性變形后的滾珠。圖6(A)和(C)中的箭頭表示振動時的移動方向。

在每個取樣周期都執行由數字·編碼器進行的電動機的可動元件的位置檢測。為此，在執行取樣之前，由前次的取樣所檢測的位置變成可動元件的位置。其結果，如圖5所示，通過相對“實際的位置”而帶有延遲，來檢測位置。在速度計算時由差分運算引起的延遲變成原因，速度也伴隨由取樣周期所決定的檢測粗糙度和時間延遲而被檢測出。為了抑制這樣檢測的速度，使速度控制系統動作。根據電動機的運動，電動機所連接的滾珠螺桿的滾珠的運動進一步延遲彈性變形部分。因此，即使在電動機的可動元件被停止在停止位置上的狀況，當宏觀地觀察時，在電動機以±1個脈沖進行變動的情況下，在滾珠的移動方向反轉后[從圖6(A)的狀態返回到圖6(B)的狀態時，或者從圖6(C)的狀態返回到圖6(B)的狀態]時，為了增大滾珠從彈性變形返回的速度，現有技術的定位裝置有時轉動電動機的軸。在這種情況下，滾珠螺桿的滾珠重復彈性變形而進行微振動，從而從滾珠螺桿周邊產生機械音。這種微振動由于關聯到滾珠螺桿的劣化等，因此希望盡可能地進行抑制。

作為抑制該微振動的方法，具有在機械系統沒有共振之前降低電動機控制裝置的速度回路和位置回路的增益的方法。但是，根據這種方法，存在響應特性降低，伺服剛性也降低之類的問題。作為另外的方法，具有將轉矩指令放入陷波濾波器，將微振動的頻率分量從轉矩指令中除外的方法。但是，當插入陷波濾波器時，由于在比陷波頻率更低的頻率上相位延遲，因此具有在速度控制響應特性產生峰值等、從而使控制特性變壞之類的問題。

作為另外的抑制微振動的技術，具有專利文獻1所示的電動機控制裝置所示出的技術。在日本特開2007-252093號公報所示出的裝置中，包括電動機停止判定電路和不靈敏區形成電路。電動機停止判定電路在位置指令數據是零，位置偏差數據處于定位結束范圍內的情況下，判定電動機處于停止狀態。不靈敏區形成電路在電動機停止判定電路判定為電動機停止的情況下，為了忽視從定位點開始由±1個脈沖部分的變動引起的變化的轉矩指令部分，對轉矩指令設置了不靈敏區。

在日本特開2007-252093號公報所記載的現有技術中，在位置指令為0的情況下，在轉矩指令上設置不靈敏區。通過不靈敏區的存在，當處于停止狀態的電動機的可動元件的位置由于外力等不變化+2個脈沖或者-2個脈沖時，不輸出轉矩。當設置這種不靈敏區時，在不靈敏區中，不能夠進行定位控制。因此，在現有技術的裝置中，不能夠提高定位精度。特別地，當在電動機停止時施加了外力的情況下，即使產生1個脈沖部分的位置偏差，也不進行定位控制。因此，在機床那樣的需要高的定位精度的使用中，如果將現有技術的裝置使用在電動機的控制中，則會存在加工精度降低之類的問題。

發明內容

本發明的目的在于：在使用了數字·編碼器的電動機控制裝置中，提供一種電動機控制方法和裝置，其即使在機械系統中具有剛性低的部分，也不會使定位精度降低，并且能夠抑制機械系統的微振動。