電機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]存在一種機(jī)床，其具有利用滾珠絲杠而直線移動的工作臺。滾珠絲杠通過聯(lián)軸器安裝于電機(jī)的輸出軸。如果電機(jī)轉(zhuǎn)動，則工作臺直線移動。
[0003]聯(lián)軸器具有剛性。機(jī)床受到聯(lián)軸器的剛性的影響而共振。機(jī)床共振對機(jī)床的控制特性產(chǎn)生不良影響。因此，使控制機(jī)床的動作的轉(zhuǎn)矩指令通過陷波濾波器。利用通過陷波濾波器的轉(zhuǎn)矩指令控制機(jī)床的動作，從而抑制共振的產(chǎn)生。
[0004]機(jī)床等機(jī)械系統(tǒng)在剛性等物理特性方面存在偏差。如果上述偏差較大，則共振頻率大幅變化，所以難以利用通常的陷波濾波器來抑制共振。為了即使共振頻率大幅變化也能夠抑制共振，開發(fā)了一種自適應(yīng)陷波濾波器。自適應(yīng)陷波濾波器估計(jì)共振頻率，自動地設(shè)定陷波濾波器的頻率。
[0005]但是，由于共振頻率從基準(zhǔn)值大幅偏移時(shí)，可以認(rèn)為機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生了某種異常，所以如果在該狀態(tài)下持續(xù)進(jìn)行作業(yè)則產(chǎn)生問題。例如因設(shè)備未正確組裝而導(dǎo)致固定部松動時(shí)，由于共振頻率下降，所以自適應(yīng)陷波濾波器的估計(jì)頻率下降。如果估計(jì)頻率下降，則由于自適應(yīng)陷波濾波器的相位延遲，產(chǎn)生速度控制響應(yīng)的峰值增加等與控制特性相關(guān)的不良影響。因此，加工精度下降或節(jié)拍時(shí)間增加。其結(jié)果，不僅生產(chǎn)效率惡化，在極端的情況下，對設(shè)備自身也產(chǎn)生不良影響。
[0006]作為檢測設(shè)備異常的技術(shù)具有以下各種技術(shù):利用外部傳感器檢測異常的技術(shù)、根據(jù)電機(jī)電流檢測異常的技術(shù)以及根據(jù)電機(jī)位置檢測異常的技術(shù)等。
[0007]例如日本專利公開公報(bào)特開2002-22617號記載了利用外部傳感器檢測異常的技術(shù)。在該文獻(xiàn)記載的技術(shù)中，利用設(shè)置在軸承部上的加速度計(jì)，測量軸承部的振動加速度。通過對測量出的振動加速度進(jìn)行FFT(高速傅里葉變換)處理，抽出振動產(chǎn)生頻率的信號。由此，檢測出異常。
[0008]例如日本專利公開公報(bào)特開平11-83686號記載了根據(jù)電機(jī)電流檢測異常的技術(shù)。在該文獻(xiàn)記載的技術(shù)中，對驅(qū)動機(jī)械設(shè)備的電動機(jī)的負(fù)載電流信號(電源頻率及其高頻的頻率)進(jìn)行頻譜分析。根據(jù)頻譜分析的結(jié)果，計(jì)算用于識別機(jī)械設(shè)備異常的診斷參數(shù)。對計(jì)算出的診斷參數(shù)和每個(gè)診斷對象的機(jī)械設(shè)備預(yù)先設(shè)定的判斷基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。當(dāng)計(jì)算出的診斷參數(shù)大于判斷基準(zhǔn)值時(shí)，判斷機(jī)械設(shè)備異常。
[0009]例如日本專利公開公報(bào)特開2013-81282號記載了根據(jù)電機(jī)位置檢測異常的技術(shù)。在該文獻(xiàn)記載的技術(shù)中，伺服系統(tǒng)包括電機(jī)、檢測電機(jī)位置的位置檢測器、驅(qū)動電機(jī)的伺服驅(qū)動器和控制伺服驅(qū)動器的伺服控制器。在上述伺服系統(tǒng)中，檢測出由電機(jī)驅(qū)動的被驅(qū)動部的異常。即，系統(tǒng)具有輸入部、頻率轉(zhuǎn)換部和比較判斷部。輸入部從位置檢測器取得電機(jī)的位置信息。頻率轉(zhuǎn)換部對電機(jī)以大體固定速度轉(zhuǎn)動時(shí)的電機(jī)的位置信息進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。比較判斷部對由頻率轉(zhuǎn)換得到的預(yù)定頻率中的振幅和用于判斷被驅(qū)動部異常的閾值進(jìn)行比較?；诰哂斜乳撝荡蟮恼穹念l率，檢測出被驅(qū)動部的異常部位。
[0010]但是，在日本專利公開公報(bào)特開2002-22617號、日本專利公開公報(bào)特開平11-83686號和日本專利公開公報(bào)特開2013-81282號記載的技術(shù)中，存在以下問題。
[0011]在日本專利公開公報(bào)特開2002-22617號的技術(shù)中，需要在軸承部上設(shè)置加速度計(jì)。此外，需要對測量出的信號進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算處理。因此，存在成本增加的問題。
[0012]在日本專利公開公報(bào)特開平11-83686號的技術(shù)中，利用電機(jī)的負(fù)載電流信號檢測設(shè)備異常。因此，存在以下問題:只能以特定的轉(zhuǎn)動速度檢測異常，所述特定的轉(zhuǎn)動速度下，電動機(jī)的電源頻率及其高頻的頻率與機(jī)械系統(tǒng)的共振頻率一致。
[0013]在日本專利公開公報(bào)特開2013-81282號的技術(shù)中，當(dāng)檢測異常時(shí)，需要使電機(jī)以大體固定速度轉(zhuǎn)動。因此，存在以下問題:基于來自控制器的指令進(jìn)行加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能準(zhǔn)確地檢測出異常。此外，在利用高速傅里葉變換或小波變換進(jìn)行的頻率變換中，由于利用軟件進(jìn)行的處理量變大，所以需要使用能夠進(jìn)行高速處理的CPU。因此，存在電機(jī)控制裝置成本增加的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明用于解決上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種如下的能夠在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中檢測設(shè)備異常的電機(jī)控制裝置。上述電機(jī)控制裝置不需要為了檢測異常而設(shè)置特別的傳感器、檢測異常時(shí)不會限制電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度或運(yùn)轉(zhuǎn)模式以及不需要在檢測異常時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算處理，并且能夠?qū)刂铺匦援a(chǎn)生的不良影響抑制在一定范圍內(nèi)。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置包括:速度控制器，基于速度指令和速度反饋之間的偏差，生成第一轉(zhuǎn)矩指令；轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器，通過從所述第一轉(zhuǎn)矩指令去除設(shè)備的共振頻率的信號成分，而生成第二轉(zhuǎn)矩指令；電力轉(zhuǎn)換器，基于所述第二轉(zhuǎn)矩指令驅(qū)動電機(jī)，所述電機(jī)驅(qū)動所述設(shè)備；共振頻率估計(jì)器，通過基于所述速度反饋估計(jì)所述設(shè)備的共振頻率，而生成估計(jì)共振頻率；以及設(shè)備異常檢測部，基于所述估計(jì)共振頻率來檢測設(shè)備異常。
[0016]按照具有上述結(jié)構(gòu)的電機(jī)控制裝置，不需要為了檢測設(shè)備異常而設(shè)置特別的傳感器、在設(shè)備異常檢測時(shí)不會限制電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度或運(yùn)轉(zhuǎn)模式以及不需要在設(shè)備異常檢測時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算處理，并且可以將對控制特性產(chǎn)生的不良影響抑制在一定范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置的框圖。
[0018]圖2是用于說明本實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置的動作的坐標(biāo)圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明
[0020]100電機(jī)控制裝置
[0021]105速度計(jì)算器
[0022]110速度控制器
[0023]115轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器
[0024]120轉(zhuǎn)矩控制器
[0025]125電力轉(zhuǎn)換器
[0026]130高通濾波器
[0027]135共振頻率估計(jì)器
[0028]150設(shè)備異常檢測部
[0029]155上限檢測器
[0030]160下限檢測器
[0031]165、170持續(xù)狀態(tài)確認(rèn)器
[0032]175 OR 電路
[0033]180 開關(guān)
[0034]185初始動作檢測器
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下基于附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置進(jìn)行說明。圖1是本實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置的框圖。
[0036][電機(jī)控制裝置的構(gòu)成]
[0037]電機(jī)控制裝置100具有速度計(jì)算器105、速度控制器110、轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器115、轉(zhuǎn)矩控制器120、電力轉(zhuǎn)換器125、高通濾波器130、共振頻率估計(jì)器135和設(shè)備異常檢測部150。
[0038]電機(jī)控制裝置100與電機(jī)200電連接。電機(jī)200與設(shè)備300以機(jī)械方式連接并驅(qū)動設(shè)備300。編碼器210與電機(jī)200以機(jī)械方式連接。編碼器210輸出與電機(jī)200的位置相關(guān)的信號(電機(jī)位置)。
[0039]速度計(jì)算器105取得從編碼器210輸出的電機(jī)位置，并且通過對上述電機(jī)位置進(jìn)行微分，生成并輸出速度反饋。速度控制器110取得從未圖示的控制器輸出的速度指令和速度反饋之間的偏差，并且基于上述偏差生成并輸出第一轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器115取得第一轉(zhuǎn)矩指令，并且通過從上述第一轉(zhuǎn)矩指令去除設(shè)備300的共振頻率的信號成分，生成并輸出第二轉(zhuǎn)矩指令。設(shè)定于轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器115的共振頻率是由共振頻率估計(jì)器135估計(jì)出的設(shè)備300的共振頻率(估計(jì)共振頻率)。S卩，轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器115通過從第一轉(zhuǎn)矩指令去除估計(jì)共振頻率的信號成分，而生成第二轉(zhuǎn)矩指令。
[0040]轉(zhuǎn)矩控制器120取得第二轉(zhuǎn)矩指令，并且輸出信號(電機(jī)驅(qū)動信號)，該信號用于使與上述第二轉(zhuǎn)矩指令對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩向電機(jī)200輸出。電力轉(zhuǎn)換器125取得上述電機(jī)驅(qū)動信號。電力轉(zhuǎn)換器125基于上述電機(jī)驅(qū)動信號生成電壓和電流并向電機(jī)200供給，上述電壓和電流用于使與第二轉(zhuǎn)矩指令對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩向電機(jī)200輸出。即，電力轉(zhuǎn)換器基于第二轉(zhuǎn)矩指令驅(qū)動電機(jī)200，該電機(jī)200驅(qū)動設(shè)備300。
[0041]高通濾波器130取得速度反饋，并且使包含在速度反饋中的高頻成分的信號(高頻反饋信號)通過，另一方面，使上述高頻成分以外的頻率成分的信號衰減。通過高通濾波器130的高頻反饋信號的頻率高于速度控制器110的響應(yīng)頻率。S卩，高通濾波器130使包含在速度反饋中的高頻成分的信號通過，并且使上述高頻成分以外的頻率成分的信號衰減，該高頻成分的信號具有比速度控制器110的響應(yīng)頻率高的頻率。
[0042]共振頻率估計(jì)器135基于高頻反饋信號，估計(jì)設(shè)備300的共振頻率。在轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器115中設(shè)定由共振頻率估計(jì)器135估計(jì)出的設(shè)備300的共振頻率(估計(jì)共振頻率)。設(shè)備異常檢測部150基于估計(jì)共振頻率來檢測設(shè)備300的異常。因此，共振頻率估計(jì)器135和設(shè)備異常檢測部150作為檢測設(shè)備300異常的傳感器發(fā)揮功能。
[0043]設(shè)備異常檢測部