[发明专利]主轴驱动用电动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及主轴驱动用电动机的控制装置，特别涉及通过具有预定的变速比的速度调整机构控制驱动主轴的电动机的速度的控制装置。本申请对于在2011年3月31日申请的日本国专利申请的特愿2011-079162号要求优先权，通过参照将其全体组入本说明书中。

背景技术

在机床领域中，正使用不在驱动机床的主轴的电动机上设置速度传感器的、所谓的无速度传感器的感应电动机等电动机。在该电动机的控制中，根据流过电动机的电流(实际电流)使用软件计算电动机的速度，由此推定电动机的速度。用于控制电动机的控制装置根据推定出的速度进行电动机的速度的控制(例如参照日本国专利申请，特开2002-51594号公报)。一般，这样的电动机，用于仅需要速度控制的用途。

图7表示如上述那样根据从流过电动机的实际电流推定的速度控制电动机的现有的控制装置的结构。现有的控制装置100具有第一加法器2、速度控制部3、电流控制部4、功率放大器5、电流检测部6、以及速度推定部70，控制机床20。

第一加法器2从速度指令值中减去由速度推定部70输出的推定速度后输出。速度控制部3根据该输出结果输出电流指令值。电流控制部4根据电流指令值控制功率放大器5。功率放大器5向供给用于驱动机床20的电动机21的电流的配线22输出电流。通过电流检测部6检测功率放大器5输出的电流，反馈给电流控制部4，并向速度推定部70输出。速度推定部70根据电流检测部6检测出的电流计算电动机的推定速度，向第一加法器2输出。

机床20具有：无传感器感应电动机等电动机21、电动机旋转轴23、速度调整机构24、主轴旋转轴27、以及主轴25。电动机21通过从控制部100的功率放大器经由配线22供给的电流使电动机旋转轴23旋转。使电动机旋转轴23旋转的动力，通过传送带等速度调整机构24向主轴旋转轴27传递，主轴25旋转。这样现有的控制装置，因为从供给的电流推定电动机的速度，所以在电动机中不需要使用速度检测用传感器，因此抑制了用于设置传感器的成本。在通过上述结构进行主轴的“位置”的控制的情况下，考虑对根据流过电动机的电流推定出的推定速度进行积分，对主轴的位置进行反馈控制。但是因为有时发生推定的定时延迟的推定延迟、或者有时在速度推定值中包含推定误差，所以无法在要求高精度的机床的主轴的位置控制等的用途中使用。

如机床中的车床的主轴那样需要位置控制的用途中使用上述那样的无速度传感器的感应电动机的情况下，有时利用在主轴上安装的用于检测旋转位置的传感器，在电动机的速度反馈中代用其反馈脉冲。图8表示具有这样的方式的现有的控制装置的结构。现有的控制装置100，除了图7所示的现有的控制装置之外，还具有第二加法器11和位置控制部1。位置控制部1按照位置指令值向速度控制部3输出用于控制电动机21的速度的速度指令值。

机床20还具有在主轴旋转轴27上设置的主轴旋转体28。主轴旋转体28与主轴旋转轴27的旋转一致地旋转。在主轴旋转体28的附近设置传感器29。传感器29检测主轴旋转体28的位置，向控制装置100的第二加法器11输出。通过这样的结构，机床20进行主轴的位置反馈控制。另外，通过在电动机的推定速度上增加该传感器29的反馈数据，与单从电动机的电流值推定电动机的速度的情况相比，能够使控制电动机的速度的回路稳定。

另外，如上述，在利用来自在主轴旋转体的附近设置的传感器的位置信息的情况下，能够较高地设定进行电动机的速度(电动机速度)控制时的环增益(速度环增益)。进而，也能够较高地设定进行主轴的位置(主轴位置)控制时的环增益(位置环增益)。这里，所谓“环增益”是反馈控制中的灵敏度，提高环增益能够抑制误差，环增益降低时能够使动作平滑。

这里，在利用在主轴旋转体的附近设置的传感器的检测结果控制电动机的情况下，有时在为向主轴传递电动机的动力而设置的速度调整机构中发生滑动。在主轴上施加的负荷小的情况下，几乎不发生滑动。因此，能够向控制装置反馈来自传感器29的主轴速度检测结果控制电动机速度。但是，在主轴上施加的负荷大的情况下，有时在电动机和主轴之间发生滑动。在发生滑动的情况下，当在电动机速度的反馈控制中利用由在主轴旋转体附近设置的传感器检测出的主轴速度检测结果时，产生电动机速度的控制变得不稳定这样的问题。

发明内容