[发明专利]电动机控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明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装置。

背景技术已

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±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±1个脉冲进行变动的情况下，在滚珠的移动方向反转后[从图6(A)的状态返回到图6(B)的状态时，或者从图6(C)的状态返回到图6(B)的状态]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±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。

发明内容

本发明的目的在于：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。