JP2681268B2 - Induction motor operation mode switching device - Google Patents
Induction motor operation mode switching deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、過渡応答特性を改善した誘導電動機の運転
モード切替装置に関する。
（従来の技術）
工作機械の主軸駆動用電動機として、誘導電動機が用
いられることがある。こうした軸駆動用の誘導電動機を
制御する場合には、無負荷状態のときの損失を小さくす
るために、励磁電流は小さく設定されている。そして、
負荷状態において励磁電流をトルク指令に比例して線形
に増加する特性を有していることで、円滑な速度制御を
行なえるようにしている。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、このような特性に設定された制御装置にお
いては、速度制御の場合には特に問題は生じないが、位
置制御モードを選択してリジッドタッピング加工等を実
行する場合に、励磁電流が負荷に応じて変化してしまう
と、刻々変わる細かい位置制御指令に対し誘導電動機の
回転が即応できず、結局過渡応答特性が悪くなって制御
系が不安定となる。
本発明は、このような従来技術の問題点の解消を目的
としてなされたもので、速度制御モードでは、誘導電動
機の励磁電流を負荷に応じて変化させ、位置制御モード
では励磁電流を一定に制御することで、制御系の安定度
を高めるようにした誘導電動機の運転モード切替装置を
提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
上記のような本発明の目的を達成するために、本発明
はベクトル制御により制御される誘導電動機と、速度制
御ループと位置制御ループとを具備して前記誘導電動機
の位置制御と速度制御とを切り替えて使用する誘導電動
機の運転モード切替装置において、前記誘導電動機の回
転速度信号が帰還入力される速度制御部の入力端に、速
度制御運転モード時に入力する速度指令値の入力と、位
置制御モード時に、誘導電動機の位置信号が帰還入力さ
れる位置制御部からの出力信号の入力とを切り替える運
転モード切替手段と、該運転モード切替手段が、速度制
御運転モードを選択した状態で励磁電流をトルクに比例
して変化させ、該運転モード切替手段が位置制御モード
を選択した状態で励磁電流を一定制御する信号を誘導電
動機の電流制御部に印加する付加制御部とを有する誘導
電動機の運転モード切替装置を提供させる。
（作用）
本発明の誘導電動機の運転モード切替装置は、励磁電
流を、速度制御モードでは負荷に応じて変化させ、位置
制御モードのときには外部指令により一定に制御して、
安定した制御動作が可能になる。
（実施例）
以下、第１図を用いて本発明の実施例について説明す
る。
第１図は、誘導電動機を用いて主軸を駆動する場合の
概略ブロック図である。第１図において、誘導電動機７
には、速度検出器８と、誘導電動機７に連結された主軸
９の位置検出器10を設け、速度フィードバックループと
位置フィードバックループとが形成されている。また、
変流器６の信号による電流制御のマイナーループが形成
されている。
電動機制御回路Ａは、位置制御部１、速度制御と位置
制御とを切換える切換スイッチ２、速度制御ユニットＢ
により構成され、速度制御ユニットＢには、速度制御部
３、トルク制御部４、電流制御部５が設けられている。
付加制御部Ｃは、外部指令を受けて速度制御ユニットＢ
を制御するためのもので、位置制御モード選択時に誘導
電動機の励磁電流を一定に制御する。この付加制御部Ｃ
は、運転モード指令の接点のレシーバ（受け）回路とな
るインターフェイスと、付加制御部Ｃが運転モード指令
を受けとり、その指令モードが速度制御モード指令のと
きは励磁電流指令を後記（１）式（励磁電流可変）に基
づき計算出力し、位置制御モード指令の時は励磁電流指
令を一定（I0＝I0max）として電流制御部５が動作する
ようなプログラムを記憶しているROMと、このようなプ
ログラムを実行するCPU等からなっている。このよう
に、付加制御部Ｃは、位置制御モードのときはCT6の電
流検出にもかかわらず励磁電流を一定に制御し、速度制
御モードのときは、CT6からの電流検出出力を受けて、
後に詳述するように、励磁電流を負荷の増減に比例して
増減させる。また、外部指令は、速度制御モードか位置
制御モードかを選択する指令であり、切替スイッチ２が
ａ側にあるときその指令は速度制御モードの指令であ
り、切替スイッチ２がｂ側にあるときその指令は位置制
御モードの指令である。この指令は、例えば協働してい
る数値制御装置などからプログラムとして読み込まれる
場合も有り、或いはキーボード等からマニュアルにて行
う。
次に、この制御装置の動作について説明する。マイコ
ン等を有する外部制御装置（図示せず）からは、位置指
令信号と速度指令信号が電動機制御回路Ａに送出され、
切換スイッチ２が接点ａ側に投入されているときには、
位置制御モードが、また切換スイッチ２が接点ｂ側に投
入されているときには、位置制御モードが選択される。
速度制御モードが選択されたときには、誘導電動機に設
けられた速度検出機８の出力信号と、速度指令信号とが
速度制御部３で比較され、その偏差信号はトルク制御部
４に入力されトルク指令Tcが形成される。電流制御部５
では、実際に、トルク制御部４からのトルク指令Tc（ト
ルク指令は２次電流指令と比例する）と、付加制御部Ｃ
から与えられる励磁電流指令I0とをベクトル加算して、
一次電流指令信号I1を形成する（第２図参照）。
本発明において、速度制御モードの場合の主軸駆動用
誘導電動機の励磁電流I0は、
I0＝I0min＋（I0max−I0min）×Tc ……（１）
で計算される。
但し、I0minは励磁電流の最小値、
このような主軸駆動用誘電電動機の励磁電流I0は、誘
導電動機が無負荷状態すなわちトルク指定Tc＝０の時
は、励磁電流は最小値として損失を小さくしているが、
負荷状態では、励磁電流I0はトルク指令Tcに比例して線
形で増加する特性を示している。
位置制御モードが選択されると、位置指令信号が位置
制御部１に入力され、主軸９に取り付けられた位置検出
器10の検出信号と比較され、偏差信号は速度制御ユニッ
トＢに入力されて、以下、速度制御モードの時と同様
に、トルク制御部4,電流制御部５が作用して、誘導電動
機７を駆動する。
位置制御モードが選択された場合には、外部指令によ
り、負荷制御部Ｃを介して速度制御ユニットＢに信号を
送り、励磁電流I0を、
I0＝I0max（一定）
に制御するようにしている。（第３図参照）
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、１台の誘導電
動機制御装置で、通常の速度制御モードにおいては、負
荷に比例して励磁電流を制御でき、また位置制御モード
において外部指令により励磁電流を一定に制御すること
ができるから、通常の速度制御モード運転時には負荷に
応じてトルクを増減して、円滑な電動機制御ができると
ともに、主軸をリジッドタッピングなどの加工に用いる
場合に励磁電流一定制御モードで運転することができる
から、制御系の安定度を高めることができる。The present invention relates to an operation mode switching device for an induction motor with improved transient response characteristics. (Prior Art) An induction motor may be used as a motor for driving a spindle of a machine tool. When controlling an induction motor for driving such a shaft, the exciting current is set small in order to reduce the loss in the no-load state. And
Since the exciting current is linearly increased in proportion to the torque command in the load state, smooth speed control can be performed. (Problems to be Solved by the Invention) However, in the control device set to such characteristics, no particular problem occurs in the case of speed control, but the position control mode is selected to perform rigid tapping processing or the like. If the excitation current changes according to the load when executing, the rotation of the induction motor cannot respond immediately to the minute position control command that changes momentarily, and eventually the transient response characteristics deteriorate and the control system becomes unstable. . The present invention has been made for the purpose of solving the above-mentioned problems of the prior art. In the speed control mode, the exciting current of the induction motor is changed according to the load, and in the position control mode, the exciting current is controlled to be constant. By doing so, an operation mode switching device for an induction motor is provided in which the stability of the control system is improved. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, the present invention comprises an induction motor controlled by vector control, a speed control loop and a position control loop, and In an operation mode switching device for an induction motor that switches between position control and speed control of an induction motor, the rotational speed signal of the induction motor is input to the input end of a speed control unit to which feedback is input in the speed control operation mode. An operation mode switching unit that switches between input of a speed command value and input of an output signal from a position control unit to which the position signal of the induction motor is fed back in the position control mode, and the operation mode switching unit is a speed control operation unit. The exciting current is changed in proportion to the torque in the selected mode, and the exciting current is controlled to a constant value in the operating mode switching means in the position control mode. An operation mode switching device for an induction motor having an additional control unit for applying a signal to a current control unit for the induction motor. (Operation) The operation mode switching device for an induction motor according to the present invention changes the exciting current according to the load in the speed control mode, and controls it constantly by an external command in the position control mode.
Stable control operation becomes possible. Example An example of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic block diagram in the case of driving a main shaft using an induction motor. In FIG. 1, the induction motor 7
A speed detector 8 and a position detector 10 for a main shaft 9 connected to the induction motor 7 are provided at the position, and a speed feedback loop and a position feedback loop are formed. Also,
A minor loop for current control by the signal of the current transformer 6 is formed. The motor control circuit A includes a position control unit 1, a changeover switch 2 for switching between speed control and position control, and a speed control unit B.
The speed control unit B is provided with a speed control unit 3, a torque control unit 4, and a current control unit 5.
The additional control unit C receives the external command and receives the speed control unit B.
The induction current of the induction motor is controlled to be constant when the position control mode is selected. This additional control unit C
Is an interface that serves as a receiver (reception) circuit for the contact of the operation mode command, and the additional control unit C receives the operation mode command. When the command mode is the speed control mode command, the exciting current command is expressed by the formula (1) below. A ROM that stores a program that outputs a calculation based on (exciting current variable) and operates the current control unit 5 with a constant exciting current command (I0 = I0max) when a position control mode command is issued, and such a program It consists of a CPU that executes. As described above, the additional control unit C controls the exciting current to be constant despite the current detection of CT6 in the position control mode, and receives the current detection output from CT6 in the speed control mode.
As will be described later in detail, the exciting current is increased / decreased in proportion to the increase / decrease in load. The external command is a command for selecting the speed control mode or the position control mode. When the changeover switch 2 is on the a side, the command is a speed control mode command, and when the changeover switch 2 is on the b side. The command is a command for the position control mode. This command may be read as a program from, for example, a cooperating numerical control device, or manually from a keyboard or the like. Next, the operation of this control device will be described. A position command signal and a speed command signal are sent to the motor control circuit A from an external control device (not shown) including a microcomputer,
When the changeover switch 2 is turned on to the contact a side,
The position control mode is selected, and the position control mode is selected when the changeover switch 2 is closed on the contact b side.
When the speed control mode is selected, the output signal of the speed detector 8 provided in the induction motor and the speed command signal are compared by the speed control unit 3, and the deviation signal is input to the torque control unit 4 to input the torque command. Tc is formed. Current control unit 5
Then, actually, the torque command Tc from the torque control unit 4 (the torque command is proportional to the secondary current command) and the additional control unit C
Vector addition of the exciting current command I0 given by
The primary current command signal I1 is formed (see FIG. 2). In the present invention, the exciting current I0 of the induction motor for driving the spindle in the speed control mode is calculated by I0 = I0min + (I0max-I0min) * Tc (1). However, I0min is the minimum value of the exciting current, and the exciting current I0 of the induction motor for driving the spindle is such that when the induction motor is in the no-load state, that is, when the torque designation Tc = 0, the exciting current is minimized to reduce the loss. However,
In the load state, the exciting current I0 shows a characteristic that it linearly increases in proportion to the torque command Tc. When the position control mode is selected, the position command signal is input to the position control unit 1 and compared with the detection signal of the position detector 10 attached to the spindle 9, and the deviation signal is input to the speed control unit B, Thereafter, as in the speed control mode, the torque control unit 4 and the current control unit 5 act to drive the induction motor 7. When the position control mode is selected, a signal is sent to the speed control unit B via the load control section C by an external command to control the exciting current I0 to I0 = I0max (constant). (Refer to FIG. 3) (Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the excitation current can be controlled in proportion to the load in the normal speed control mode by one induction motor control device. In addition, since the excitation current can be controlled to a constant value by an external command in the position control mode, the torque can be increased or decreased according to the load during normal speed control mode operation to enable smooth motor control and rigid tapping of the spindle. When used for machining such as, it is possible to operate in the constant excitation current control mode, so that the stability of the control system can be enhanced.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の概略ブロック図であり、第２図は速度
制御モードの場合の一次、二次電流と励磁電流との関係
を示すベクトル図であり、第３図は位置制御モードの場
合の一次、二次電流と励磁電流との関係を示すベクトル
図である。
Ａ……電動機制御回路、Ｂ……速度制御ユニット、Ｃ…
…付加制御部。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of the present invention, and FIG. 2 is a vector diagram showing the relationship between primary and secondary currents and exciting current in the speed control mode, and FIG. The figure is a vector diagram showing the relationship between the primary and secondary currents and the exciting current in the position control mode. A ... motor control circuit, B ... speed control unit, C ...
... Additional control unit.
Claims (1)
制御ループと位置制御ループとを具備して前記誘導電動
機の位置制御と速度制御とを切り替えて使用する誘導電
動機の運転モード切替装置において、前記誘導電動機の
回転速度信号が帰還入力される速度制御部の入力端に、
速度制御運転モード時に入力する速度指令値の入力と、
位置制御モード時に、誘導電動機の位置信号が帰還入力
される位置制御部からの出力信号の入力とを切り替える
運転モード切替手段と、該運転モード切替手段が、速度
制御運転モードを選択した状態で励磁電流をトルクに比
例して変化させ、該運転モード切替手段が位置制御モー
ドを選択した状態で励磁電流を一定制御する信号を誘導
電動機の電流制御部に印加する付加制御部とを有する誘
導電動機の運転モード切替装置。(57) [Claims] In an operation mode switching device for an induction motor, which comprises an induction motor controlled by vector control, a speed control loop and a position control loop, and switches and uses the position control and the speed control of the induction motor. At the input end of the speed control unit where the rotation speed signal is fed back,
Input of the speed command value input in the speed control operation mode,
In the position control mode, an operation mode switching unit that switches between inputting an output signal from the position control unit to which the position signal of the induction motor is fed back, and an excitation in a state in which the operation mode switching unit selects the speed control operation mode. Of an induction motor having an additional control unit that changes a current in proportion to torque and applies a signal for controlling the excitation current to a constant value in a state where the operation mode switching unit selects the position control mode. Operation mode switching device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61191407A JP2681268B2 (en) | 1986-08-15 | 1986-08-15 | Induction motor operation mode switching device |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348183A JPS6348183A (en) | 1988-02-29 |
| JP2681268B2 true JP2681268B2 (en) | 1997-11-26 |
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ID=16274089
Family Applications (1)
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| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01268478A (en) * | 1988-04-19 | 1989-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | Vector control arithmetic unit for induction motor |
| JP5645423B2 (en) * | 2010-02-23 | 2014-12-24 | キヤノン株式会社 | Rotation drive device and robot arm |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61128786A (en) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Fuji Electric Co Ltd | Vector controller of motor |
-
1986
- 1986-08-15 JP JP61191407A patent/JP2681268B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6348183A (en) | 1988-02-29 |
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