[發明專利]具有編碼器的主軸控制裝置

有效

• 申請號: 201110051035.4
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102198599A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 巖下平輔;置田肇;秋山隆洋;李耕
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: B23Q5/10
• 分類號: B23Q5/10
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術領域

本發明涉及通過控制感應電動機的轉速來控制由該感應電動機經由帶驅動的機床等的主軸的控制裝置，尤其涉及在該感應電動機上沒有安裝速度檢測器但在主軸上安裝有用于檢測該主軸的位置的編碼器從而能夠進行該主軸的控制這樣的主軸控制裝置。

背景技術

圖15是說明應用于沒有安裝用于檢測速度的傳感器(無傳感器)的感應電動機的主軸的概略框圖。

無傳感器的感應電動機2經含有帶的減速機構4向車床等的主軸6傳遞其驅動力。在該主軸6上安裝有用于檢測該主軸6的旋轉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的旋轉位置的管理中，能夠實現主軸定位停止功能等功能。

減法器10中通過從上位的控制裝置(未圖示)輸出的速度指令Vcmd中減去在速度推定器15中推定出的無傳感器的感應電動機2的速度，來求出速度偏差。速度控制部11對該速度偏差進行PI控制(比例·積分控制proportional-plus-integral?contro1)等，來求出轉矩電流指令。電流控制部12使用求出的電流指令和電流檢測器14檢測出的流過感應電動機2的實際電流Ire來求出電壓指令，并向由反相器(inverter)構成的功率放大部13輸出求出的電壓指令。速度推定器15使用由電流檢測器14檢測出的流過感應電動機2的實際電流Ire來推定感應電動機2的轉速，并求出推定速度Vest。

圖16是說明應用于將來自編碼器的反饋脈沖還有效地用于電動機速度控制中的無傳感器的感應電動機的主軸的概略框圖。

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中的推定速度的計算。

圖17是說明應用于將來自編碼器的反饋脈沖還有效地用于電流控制的無傳感器感應電動機的主軸的概略框圖。

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中的電壓指令的計算。

參照圖15～17，如上所述，在一般的無傳感器的感應電動機2的電動機控制中，根據流過該感應電動機2的實際電流Ire在軟件內部推定計算電動機的速度，根據該推定速度Vest來計算轉矩指令或決定流過電動機各線圈的電流相位。

在將該無傳感器的電動機應用于機床車床的主軸時，在該主軸上搭載有用于檢測該主軸的旋轉位置的編碼器8。因此，在日本特開2002-51594號公報中公開了以下技術：通過用該編碼器8的反饋脈沖Pfb代替電動機速度反饋，或者，通過將該反饋脈沖Pfb用于針對感應電動機2的推定速度Vest的修正或勵磁頻率指令的修正、夾具等的處理，來實現相對于單純的無傳感器的控制更高的控制性。

在車床等機床中，一般是通過感應電動機2經在該感應電動機2與主軸之間含有帶的減速機構來驅動主軸，在作用了劇烈且較大的切削力的時候有時發生帶的打滑。由于通過安裝于主軸的編碼器8來檢測該主軸的位置，所以盡管發生打滑也不會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(轉速)利用于電動機的速度控制(參照圖16)或電流控制(參照圖17)時，有可能轉矩指令劇變、發生較大的沖擊(shock)，并且不能準確地進行電流相位控制而發生過電流等(參照圖19)報警。如圖18A和圖18B所示，這是由于在打滑時根據編碼器速度換算出的電動機速度急劇變動。

發明內容

因此，鑒于以上現有技術的問題點，本發明的目的是提供一種具有編碼器的主軸控制裝置，其能夠在通過不具有速度檢測器的感應電動機經由帶來驅動具有用于檢測主軸位置的編碼器的主軸的控制裝置中，當對帶的打滑進行檢測發生所述帶的打滑時，暫時停止使用根據來自所述編碼器的信號而獲得的電動機的推定速度，避免振動和過電流的產生。