[发明专利]电动机控制装置

说明书

本电动机控制装置具备控制运算部、补偿信号生成部、加法器以及驱动部。控制运算部通过基于检测出的电动机的旋转位置和位置指令的运算处理，来生成用于驱动电动机的第一转矩指令信号。补偿信号生成部生成用于对第一转矩指令信号进行补偿的转矩补偿用信号。加法器对第一转矩指令信号加上转矩补偿用信号来作为第二转矩指令信号输出。而且，驱动部基于第二转矩指令信号来生成用于对电动机的绕组进行通电驱动的驱动信号。并且，该补偿信号生成部生成在基于电动机的旋转方向反转时的定时的切换定时切换为规定值的转矩补偿值的转矩补偿用信号。

技术领域

本发明涉及一种主要对产业用的FA伺服电动机进行控制的电动机控制装置。

背景技术

作为产业用的FA(Factory Automation：工厂自动化)伺服电动机的用途之一，存在由多个轴构成的加工机。在这种加工机中，例如按照来自上级控制器的位置指令，在两个轴或三个轴中各伺服电动机相互连动地进行动作，为了提高加工精度，连动动作的轨迹的精度是重要的。

图14是示出利用以往的电动机控制装置对X轴、Y轴这两个轴中的轨迹偏离的大小进行测定所得到的结果的例子的图，示出在两个轴中描画出圆轨迹的情况下的轨迹的精度。如该图所示，观察到在象限的切换处轨迹局部地大幅偏离圆的现象，一般被称为象限突起。作为产生象限突起的主要原因，可以认为如下那样。首先，在象限的切换处伺服电动机的旋转方向发生反转，产生机械摩擦的方向随之发生反转。而且，由于该反转，伺服电动机的负载转矩的极性发生反转，因此产生伺服电动机的响应延迟。即，可以认为，由于该响应延迟，在象限的切换处来自上级控制器的位置指令与伺服电动机的旋转位置之间的偏离变大。

图15是示出包含以往的电动机控制装置90的电动机控制系统的结构的框图。在图15中，电动机控制装置90对电动机60进行通电驱动。另外，对电动机60安装有编码器69，编码器69输出表示电动机60的旋转位置的信号Pd。电动机60和编码器69构成为一体构造的伺服电动机。

在电动机控制装置90中，对控制运算部12输入来自外部的位置指令信号Pr以及来自编码器69的表示旋转位置的信号Pd。在控制运算部12的内部进行控制运算处理，控制运算部12输出与转矩指令相当的信号Tq1。反转探测部332对速度指令信号的极性是否发生了反转进行探测，输出表示速度指令信号的极性的反转探测信号Rv，所述速度指令信号是对位置指令信号Pr进行微分得到的信号Pr/dt。切换器51按照反转探测信号Rv来在转矩补偿值Val9与由正负反转部91将转矩补偿值Val9极性反转所得到的值-Val9之间进行切换，来作为转矩补偿用信号Cmp9输出。加法器14将转矩补偿用信号Cmp9与由控制运算部12输出的转矩指令信号Tq1相加来作为新的转矩指令信号Tq92输出。驱动部15按照加法器14输出的转矩指令信号Tq92来驱动电动机60。

对使用两组如以上那样构成的以往的伺服电动机和电动机控制装置90、以驱动X轴、Y轴来描画圆轨迹的方式提供位置指令信号Pr的情况的动作进行说明。

图16是示出以往的电动机控制装置90中的各部的信号波形的波形图，示出一个轴的电动机控制装置90中的各部的信号波形。在图16中，用(a)到(d)进行区分，从上到下依次示出信号Pr/dt、摩擦转矩、反转探测信号Rv以及转矩补偿用信号Cmp9的波形。在图16中，信号Pr/dt是对输入到电动机控制装置90的位置指令信号Pr进行微分得到的信号，表示与速度指令相当的信号。在时刻t0、t2、t4、t6，随着信号Pr/dt的极性发生反转，电动机60的旋转方向发生反转，因此机械中的摩擦转矩也如图16所示那样，在此之后极性发生反转且大幅地变化。

反转探测部332输出的反转探测信号Rv如图16所示那样为在时刻t0、t2、t4、t6发生反转的信号。切换器51输出的转矩补偿用信号Cmp9随之如图16所示那样变化。