[发明专利]电动机控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置，特别是涉及作为在例如钢板或纸、薄膜等输送材料的输送中所使用的输送辊的驱动用等各种工业设备的驱动装置而使用的电动机控制装置。

背景技术

在当前的电动机控制装置中，为了输送例如钢板或纸、薄膜等输送材料，利用电动机驱动连续地配置的多个的输送辊。当前的电动机控制装置具有速度控制单元。速度控制装置将指令速度与电动机速度的偏差作为输入，通过比例积分运算，以使指令速度与电动机速度一致的方式，运算出补偿扭矩，并输出针对电动机的指令扭矩。在当前的电动机控制装置中，为了对输送材料施加张力，使用以使相对于某一个基准速度具有速度差（拉拽draw）的方式生成指令速度的拉拽控制。另外，在当前的电动机控制装置中，将通过简单调整使输送材料的张力与期望的张力值一致作为目的，具有张力运算单元。张力运算单元基于电动机进行加减速所需的加减速扭矩、机械损耗扭矩、和检测出的电动机电流，运算输送材料的张力。具有拉拽设定，其用于以使运算出的张力运算值成为期望的张力的方式设定速度差。以使张力运算值与期望的张力一致的方式设定速度差后，将此时的张力运算值作为张力基准值进行保存。另外，在当前的电动机控制装置中，通过将基于该张力基准值和张力运算值校正指令速度的张力控制单元设为有效，以使输送材料的张力恒定的方式进行控制（例如参照专利文献1）。

另外，在其他当前的电动机控制装置中具有速度控制单元，该速度控制单元运算补偿扭矩，并将该补偿扭矩与用于驱动电动机的扭矩指令相加。速度控制单元将指令速度与电动机速度的偏差作为输入，通过比例控制或比例积分控制的运算，以使指令速度与电动机速度一致的方式，运算补偿扭矩。另外，使用下垂控制，以使得不会由于速度控制单元的作用而在稳态下产生过大扭矩。所谓下垂控制是指具有如果电动机扭矩增大，则电动机速度降低这样的下垂特性的控制。在下垂控制中，从指令速度减去与所述补偿扭矩成正比的速度下垂量。通过该下垂控制可以实现下述功能，即，即使在通过其他输送辊一边约束输送材料一边进行输送的输送速度与指令速度之间存在微小误差，也不会由于速度控制单元的作用而在稳态下产生过大的扭矩（例如参照专利文献2）。

专利文献1：日本特开平7－81818号公报

专利文献2：日本特开平4－121086号公报

发明内容

然而，在专利文献1中记载的当前的电动机控制装置中，存在以下的问题点。向输送材料施加的张力根据输送材料的伸缩特性、厚度或宽度等形状、以及输送辊直径而变化。因此，即使期望的张力值相同，但对应于输送材料或辊直径，所需的速度差不同。因此，在专利文献1中记载的电动机控制装置中，每次变更输送材料或输送辊时，需要更改速度差的设定。另外，一边确认张力运算值一边设定速度差，将速度差设定结束时的张力运算值作为张力基准值。随后，将该张力基准值作为基准，以张力恒定的方式进行控制。因此，每次变更向输送材料施加的张力值时，需要更改速度差的设定。因此，很难对应连续地变更向输送材料施加的张力的运转。

另外，在专利文献1中记载的电动机控制装置中，进行速度差的设定后，切换开关而保存张力基准值，使基于张力基准值和张力运算值进行控制的张力控制单元动作。通过张力控制单元，对设定有速度差时的搬送材料的张力，利用设定中的速度差进行控制。因此，存在下述问题点，即，如果存在辊直径误差、机械损耗扭矩、或加减速扭矩的模型化误差等微小的设定误差，则在以使输送材料的张力成为期望的值的方式设定速度差为止的期间内，在输送材料的张力中产生过大的误差，无法进行稳定的输送。

另外，在专利文献2中记载的电动机控制装置中，由于电动机控制装置内部的速度控制单元只具有上述的下垂特性，因此存在下述问题点，即，例如不容易将电动机扭矩准确地确保为与期望的张力相匹配的值。

在用于使用电动机对输送材料进行输送的输送辊直径中存在微小误差的情况下，大多会使由多个输送辊一边约束一边输送的输送材料的输送速度与电动机速度的关系，产生相对于理论值的稳态误差。在此情况下，速度控制单元以使电动机速度与赋予输送速度的理论值的速度指令一致的方式动作。由此，即使进行上述下垂控制，速度控制单元也会在稳态下产生较大的扭矩。其结果存在下述问题点，即，与通过从外部输入的扭矩指令赋予的输送材料张力值相比产生较大的误差。

另外，存在下述问题点，即，由于以使得电动机控制装置内部的速度控制器具有上述下垂特性的方式构成速度控制单元，所以特别是在进行加减速的情况下，由于相对于驱动其他输送辊的电动机的同步性降低，因此输送材料的张力大幅变动。