电动机控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电动机控制方法和装置，其即使在机械系统中存在刚性低的部分，也不会使定位精度降低，并且能够抑制机械系统的微振动。当前速度数据生成部(9)基于差分当前位置数据生成部(7)生成的差分当前位置数据，生成电动机M的可动元件的当前速度数据。当前速度数据生成部(9)在极性判定部(11)判定极性发生了变化之后，立刻将从差分当前位置数据生成部(7)输出的差分当前位置数据在为1以上的整数即n个取样周期期间设为零，生成当前速度数据。当前速度数据生成部(9)在经过了n个取样周期之后，将差分当前位置数据从零返回到实际的数据。其结果，能够防止由不能控制的力的影响使可动元件的振动变大而发生噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于进行由机床等使用的电动机的高精度定位的电动机控制方法和直O
技术介绍
已在使用电动机的机床等的电动机的定位装置中，通过数字·编码器来检测电动机的可动元件的当前位置，从而将电动机的可动元件定位在与位置指令相应的位置上。在这种现有技术的装置中，例如将位置指令设为0，在使电动机停止于指令位置的情况下，由于位置检测是通过数字值检测的，因此在可动元件上经常产生编码器之输出的士 1个脉冲部分的变动。在连接电动机和负载的机械系统是刚体的情况下，该变动不会被放大，不会产生大的问题。但是，当在连接电动机和负载的机械系统中存在刚性低的部分的情况下，有时根据条件，该变动被放大，并且产生与机械系统共振的微振动。例如，在通过将滚珠螺杆连结机构连接到电动机的轴来构成机械系统的情况下， 在滚珠螺杆连结机构的滚珠上就产生如图6(A)到(C)所示那样的弹性变形。图6 (B)是没有进行弹性变形的滚珠螺杆连结机构中的滚珠，图6(A)和(C)夸张描述了由振动引起的弹性变形后的滚珠。图6(A)和(C)中的箭头表示振动时的移动方向。在每个取样周期都执行由数字 编码器进行的电动机的可动元件的位置检测。为此，在执行取样之前，由前次的取样所检测的位置变成可动元件的位置。其结果，如图5所示，通过相对“实际的位置”而带有延迟，来检测位置。在速度计算时由差分运算引起的延迟变成原因，速度也伴随由取样周期所决定的检测粗糙度和时间延迟而被检测出。为了抑制这样检测的速度，使速度控制系统动作。根据电动机的运动，电动机所连接的滚珠螺杆的滚珠的运动进一步延迟弹性变形部分。因此，即使在电动机的可动元件被停止在停止位置上的状况，当宏观地观察时，在电动机以士 1个脉冲进行变动的情况下，在滚珠的移动方向反转后时，为了增大滚珠从弹性变形返回的速度，现有技术的定位装置有时转动电动机的轴。在这种情况下，滚珠螺杆的滚珠重复弹性变形而进行微振动，从而从滚珠螺杆周边产生机械音。这种微振动由于关联到滚珠螺杆的劣化等，因此希望尽可能地进行抑制。作为抑制该微振动的方法，具有在机械系统没有共振之前降低电动机控制装置的速度回路和位置回路的增益的方法。但是，根据这种方法，存在响应特性降低，伺服刚性也降低之类的问题。作为另外的方法，具有将转矩指令放入陷波滤波器，将微振动的频率分量从转矩指令中除外的方法。但是，当插入陷波滤波器时，由于在比陷波频率更低的频率上相位延迟，因此具有在速度控制响应特性产生峰值等、从而使控制特性变坏之类的问题。作为另外的抑制微振动的技术，具有专利文献1所示的电动机控制装置所示出的技术。在日本特开2007-252093号公报所示出的装置中，包括电动机停止判定电路和不灵敏区形成电路。电动机停止判定电路在位置指令数据是零，位置偏差数据处于定位结束范围内的情况下，判定电动机处于停止状态。不灵敏区形成电路在电动机停止判定电路判定为电动机停止的情况下，为了忽视从定位点开始由士 1个脉冲部分的变动引起的变化的转矩指令部分，对转矩指令设置了不灵敏区。在日本特开2007-252093号公报所记载的现有技术中，在位置指令为0的情况下， 在转矩指令上设置不灵敏区。通过不灵敏区的存在，当处于停止状态的电动机的可动元件的位置由于外力等不变化+2个脉冲或者-2个脉冲时，不输出转矩。当设置这种不灵敏区时，在不灵敏区中，不能够进行定位控制。因此，在现有技术的装置中，不能够提高定位精度。特别地，当在电动机停止时施加了外力的情况下，即使产生1个脉冲部分的位置偏差， 也不进行定位控制。因此，在机床那样的需要高的定位精度的使用中，如果将现有技术的装置使用在电动机的控制中，则会存在加工精度降低之类的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在使用了数字·编码器的电动机控制装置中，提供一种电动机控制方法和装置，其即使在机械系统中具有刚性低的部分，也不会使定位精度降低，并且能够抑制机械系统的微振动。在实现上述目的的本专利技术的电动机控制方法中，根据对电动机的可动元件的移动位置进行指令的位置指令数据和表示通过数字·编码器检测的可动元件的当前位置的当前位置数据运算偏差，来生成位置偏差数据。对此次取样的当前位置数据和前次取样的当前位置数据之间的差分进行运算，来生成差分当前位置数据。之后，基于差分当前位置数据， 生成可动元件的当前速度数据。运算基于位置偏差数据而作成的速度指令数据和当前速度数据之间的偏差，生成速度偏差数据，基于该速度偏差数据而生成转矩指令数据。基于转矩指令数据而控制电动机的转矩。特别的，在本专利技术中，当可动元件通过目标位置时，利用差分当前位置数据的极性变化。因此首先，判定差分当前位置数据的极性是否变化。在判定极性发生了变化之后，将差分当前位置数据在为1以上的整数即η个取样周期期间设为零， 从而生成当前速度数据。理论上，当差分当前位置数据的极性变化了时，就是可动元件通过了设为目标的位置之时。如果是位置指令数据对目标位置(定位点)进行指令之时，则理论上，可动元件处于目标位置。但是，在如现有技术那样没有设置不灵敏区的情况下(在控制被继续的情况下)，存在可动元件以目标位置为中心在编码器之输出的士1个脉冲内微细地进行摇动的状况。即，在判定极性发生了变化之后，立刻基于差分当前位置数据而生成当前速度数据时，在与极性变化之前的移动方向相反的方向上，产生使可动元件移动的转矩。例如，在连结电动机和负载的连结机构进行弹性变形的程度上机械的刚性低的情况下，产生使弹性变形返回原样的比较大的推斥力。该推斥力实现增大使所述的可动元件在相反的方向上移动的转矩的作用。其结果，可动元件的移动量变大，在最坏的情况下，产生共振，产生人耳能够确认程度的振动音。如本专利技术，在判定极性发生了变化之后，如果将差分当前位置数据在为 1以上的整数即η个取样周期期间设为零，则在该期间中，当前速度数据变为零，在可动元件上仅仅使基于弹性变形的推斥力动作。在该η个取样周期期间，由基于弹性变形的推斥力产生的可动元件的位移结束。然后，在经过了 η个取样周期之后，将差分当前位置数据从零返回到实际的数据。当这样做时，即使任何原因，当不能够控制的力在差分当前位置数据的极性反转之后作用于可动元件的情况下，如果在为1以上的整数的η个取样周期期间将差分当前位置数据设为零，则能够防止由不可控制的力的影响使可动元件的振动变大而发生噪声。由于没有设置如现有技术那样的不灵敏区，因此与现有技术相比，能够提高定位精度。η的值不是一定的，可以根据在可动元件和负载之间配置的进行弹性变形的连结机构的机械刚性来合适地设定。该η的设定基准是定为发生的可动元件的微振动对连结机构的刚性不受到影响的值。如果这样，能够有效地发挥本专利技术的效果。在连结机构是一般刚性的滚珠螺杆连结机构的情况下，可以将η设为1。在使用其他结构的连结机构的情况下，可以选择合适的η的值。实施本专利技术方法的电动机控制装置，包括以数字值输出电动机的可动元件的当前位置的编码器、位置偏差数据生成部、差分当前位置数据生成部、当前速度数据生成部、位置控制器、速度偏差数据生成部、速度控制器和转矩控制器。位置偏差数据生成部，根据对可动元件的移动位置进行指令的位置指令数据和表示通过编码器检测的可动元件的当前位置的当前位置数据运算偏差，来生成位置偏差数据。差本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电动机控制方法，根据对电动机的可动元件的移动位置进行指令的位置指令数据和表示通过数字·编码器检测出的所述可动元件的当前位置的当前位置数据运算偏差，生成位置偏差数据，对此次取样的当前位置数据和前次取样的当前位置数据之间的差分进行运算，生成差分当前位置数据，判定所述差分当前位置数据的极性是否发生变化，基于所述差分当前位置数据，生成所述可动元件的当前速度数据，但是，在判定所述极性发生了变化之后，将所述差分当前位置数据在为１以上的整数即ｎ个取样周期期间设为零，生成所述可动元件的当前速度数据，运算基于所述位置偏差数据而作成的速度指令数据和所述当前速度数据之间的偏差，生成速度偏差数据，基于所述速度偏差数据而生成转矩指令数据，基于所述转矩指令数据控制所述电动机的转矩。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：井出勇治，北原通生，
申请(专利权)人：山洋电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP