JPH03143289A

JPH03143289A - 誘導電動機の切換駆動方式

Info

Publication number: JPH03143289A
Application number: JP1278347A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Nakamura; 厚生中村; Mitsuhiko Hirota; 広田　光彦; Tadashi Inoue; 正井上; Yoshiyuki Hayashi; 林　美行; Masami Kimijima; 君島　正巳
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、工作機械の主軸を駆動する誘導電動機の駆動
方式に関する。

従来の技術工作機械の主軸においては高速回転が要求され、現在で
は最高１０万〜２０万回転（ｒｐｍ）のものも出現して
いる。そして、停止状態からこの最高速度までの広い範
囲の速度制御が必要とされている。

従来、主軸速度が２０．　Ｈ［ｌ　ｒ　ｐ　ｍを超える
電動機の駆動回路はインバータの矩形波駆動方式によっ
て行われている。この方式では、インバータのスイッチ
ング素子のチョッピング限界周波数まで電動機の励磁周
波数を上げることができ、高速回転を可能にしている。

一方、工具の自動交換を行う工作機械においては、主軸
位置を定位置に停止させねばならない。

また、主軸に取付けたワークに対し加工を行うような場
合、主軸を定位置に停止させる必要がある。

このような場合、低速でかつ正確な位置決め制御が要求
される。

発明が解決しようとする課題主軸を高速で回転させるには、上述したように、インバ
ータの矩形波駆動方式を用いる必要があるが、主軸を低
速で駆動し位置決めを行うような場合、インバータの矩
形波駆動方式であると正確な位置決めができないという
欠点がある。

そこで、本発明は高速の速度制御を可能にすると共に低
速の速度制御及び正確な位置決めをも可能にする誘導電
動機の切換駆動方式を提供することにある。

課題を解決するための手段インバータ出力に基いて形成される回転磁界により駆動
される誘導電動機において、本発明は、各相のパルス幅
変調（以下、ＰＷＭという）信号を出力するＰＷＭ回路
と、各相の矩形波信号を出力する矩形波発生回路と、誘
導電動機を駆動するインバータに上記ＰＷＭ信号か上記
矩形波信号かを切換えて入力する切換回路とを設け、誘
導電動機の速度が設定値位下か否かに応じて、上記矩形
波信号と上記ＰＷＭ信号の位相同期をとって切換回路を
切換え、速度が設定値以下ならば上記ＰｗＭ信号を、速
度が設定値を超えると上記矩形波信号をインバータに入
力し誘導電動機を駆動するようにすることにより上記課
題を解決した。

作用電動機の速度が設定値を超えると、矩形波信号でインバ
ータが制御されるから、インバータのスイッチング素子
のチョッピング限界周波数で決まる速度まで電動機速度
を上げることができ、高速域での速度制御を可能にする
。一方、電動機の速度が設定値以下になるとＰＷＭ信号
によってインバータを制御し電動機を駆動するようにし
たから、低速域での速度制御を正確なものとすると共に
位置決めも正確に行うことができる。

実施例図は、本発明を実施する実施例の要部ブロック図である
。

図中、符号１は誘導電動機７に取付けられたパルスエン
コーダ８からの正転パルス＋Ｐ、逆転パルス−Ｐを計数
する可逆カウンタ回路で、誘導電動機７のロータの回転
位置を検出し、電気角０度。

１２０度、２４０度の３点でパルスを出力する。

符号２はカウンタ回路１からの電気角０度、１２０度、
２４０度のパルスを受けて誘導電動機７を駆動するモー
タ駆動回路６のインバータへＵ相。

■相、Ｗ相の矩形波信号を切換え回路４を介して出力す
る矩形波発生回路である。

このカウンタ回路１．矩形波発生回路２は、従来のイン
バータを矩形波信号で駆動する誘導電動機の駆動回路と
同一であり、詳細は省略する。

また、符号３はＰＷＭ回路で、各相のＰＷＭ信号を出力
するものである。従来のサーボ制御方式と同様に、パル
スエンコーダ８からのフィードバックパルスに基いて位
置ループ、速度ループ及び電流検出器（図示せず）から
の信号により、電流ループが組まれパルスエンコーダ８
から得られる電動機７の回転周波数に速度ループの出力
に比例したスリップ周波数を加算して得られる駆動周波
数から、９０度位相の異なる２つの正弦波を作り、この
２つの正弦波に速度ループ出力を乗じ、励磁電流成分を
それぞれ加算して１次電流指令を作り、この２つの１次
電流指令をＵ、　Ｖ、　Ｗ相の電流指令に変換し、さら
に電流ループを介してＵ、　Ｖ。

Ｗ相の電流指令１ｕ、Ｉｖ、Ｉｗが作られる。この電流
指令１ｕ、Ｉｖ、　　丁ＷがＰＷＭ回路４に入力され、
ＰＷＭ回路４では三角波とこの電流指令が比較され、３
相のＰＷＭ信号が出力される。

切換え回路４は矩形波発生回路２からの各相の矩形波信
号、ＰＷＭ回路からのＰＷＭ信号を入力し、切換え指令
回路５からの出力に応じて切換えて、矩形波信号かＰＷ
Ｍ信号をモータ駆動回路６のインバータに出力する。

切換え指令回路５はパルスエンコーダ８からのフィード
バックパルスによって求められる電動機７の実速度、Ｕ
相の矩形波信号、Ｕ相のＰＷＭ信号を入力し、実速度が
設定された基準速度を超えたとき、または基準速度以下
に低下したとき、Ｕ相の矩形波信号、ＰＷＭ信号を比較
し、同位相になった時点で切換え信号を出力し、切換え
回路４を切換え、実速度が基準速度を超えた状態では、
矩形波発生回路２からの各相矩形波信号をモータ駆動量
回路５のインバータに入力し、誘導電動機を矩形波駆動
する。また、実速度が基準速度以下の場合には切換え回
路４はＰＷＭ信号側に切換わり、ＰＷＭ回路３からのＰ
ＷＭ信号をモータ駆動回路６のインバータに入力し、誘
導電動機７をＰＷＭ方式で駆動する。

このように、切換え指令回路５からの指令によって、電
動機７の実速度が基準速度以下の低速の場合には、ＰＷ
Ｍ信号によってインバータが制御され、誘導電動機はＰ
ＷＭ方式で駆動されるので、正確な速度制御及び位置決
めできる。また、基準速度を超えると、矩形波信号によ
ってインバータは制御され、誘導電動機７は矩形波駆動
されるから、誘導電動機７はインバータのスイッチング
素子のチョッピング限界周波数に対応する速度まで高速
回転制御が可能となる。

なお、切換え指令の基準となる基準速度として、一定の
幅（ヒステリシス）を持つ上限値、下限値を設定し、電
動機７の実速度が上限値を超えると、切換え指令回路５
は切換え信号を出力して矩形波信号側に切換え回路４を
切換え、また、下限値を超えると切換え信号を出力して
ＰＷＭ信号側へ切換え回路４を切換えて、スムーズな切
換えを行うようにしても良い。

発明の効果本発明は、誘導電動機を高速領域ではインバータを矩形
波で制御することにより駆動するので、インバータのス
イッチング素子のチョッピング限界周波数で決まる最高
速まで高速回転及び速度制御を可能とし、低速領域では
、インバータをＰＷＭ方式で制御して誘導電動機を駆動
するから、低速領域においても正確な速度制御ができる
と共に正確な位置決めができる。さらには、主軸の速度
一定制御、主軸に取付けたワークの周速を一定にする周
速一定制御をも可能にする。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施する一実施例の要部ブロックである
。王・・・カウンタ回路、２・・・矩形波発生回路、３・
・・ＰＷＭ回路、４・・・切換え回路、５・・・切換え
指今回路、６・・・モータ駆動回路、７・・・誘導電動機、８・・・パルスエンコーダ。）

Claims

【特許請求の範囲】

インバータ出力に基いて形成される回転磁界により駆動
される誘導電動機において、各相のパルス幅変調信号を
出力するパルス幅変調回路と、各相の矩形波信号を出力
する矩形波発生回路と、誘導電動機を駆動するインバー
タに上記パルス幅変調信号か上記矩形波信号かを切換え
て入力する切換え回路とを設け、誘導電動機の速度が設
定値位下か否かに応じて、上記矩形波信号と上記パルス
幅変調信号の位相同期をとって切換え回路を切換え、速
度が設定値以下ならば上記パルス幅変調信号を、速度が
設定値を超えると上記矩形波信号をインバータに入力し
誘導電動機を駆動するようにした誘導電動機の切換駆動
方式。