(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を任意の速度で回転させるインバータ装置において、負荷に関する情報を設定する負荷データ設定手段と、この負荷データ設定手段で設定される負荷データを記録する負荷データ記録手段と、この負荷データ記録手段で記録された前記負荷データに応じて、前記電動機の加速時および減速時の加減速パターンを前記負荷データと現回転方向および現出力速度に応じた加速度および減速度を用いて作成する加減速パターン作成手段と、前記加減速パターンを記録する加減速パターン記録手段と、この加減速パターン記録手段に記録された前記加減速パターンと外部から与えられる速度指令とから、前記電動機の駆動速度を制御する出力速度制御手段を備えることを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電動機を駆動するインバータにおいて、駆動する負荷に応じた、最適な加減速パターンで運転が行われるようにした、インバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インバータによる電動機駆動においては、インバータに外部から与えられる速度指令が変化する場合、電動機を駆動する速度（以下、出力速度と略記する）を、あらかじめ設定された加速時間、減速時間にわたって直線的に変換させるのが一般的である。
そしてこの加減速時間と減速時間を、負荷が大きい場合は長く、負荷の小さい場合は短く設定することにより、インバータと電動機の容量、および負荷の大きさに応じた最短の加減速時間で運転されるように調整している。
図４に従来の加減速動作の例を示す。
図４において、Ｔａは加速時間、Ｔｄは減速時間、速度指令が０→ωｒ→０と変化した場合に、出力速度は、それぞれＴａ，Ｔｄにわたって直線状に変化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図４に例示したような直線状の加減速は、負荷がイナーシャのような慣性負荷のみである場合は、加減速に必要なトルクは一定値で良く、特に問題はない。
しかし実際は、インバータで駆動される負荷は、純粋に慣性負荷のみであることはない。
慣性負荷以外の負荷としては、例えば負荷トルクが、回転速度の２乗に比例して増加する「２乗逓減負荷」や、回転速度に比例して増加する「粘性負荷」、回転方向に関係なく同一方向に一定値で作用する「重力負荷」、等である。しかも通常は、複数種類の負荷が混在している。
これらの、性質の異なる様々な負荷の加減速を、直線状の出力速度変化で行なおうとすると、加減速に不必要に長い時間を要して生産性が低下したり、あるいは出力電流値が過大となって、保護のためインバータが停止したりする場合がある。
この対策として、加減速中に出力電流値を測定し、その測定された出力電流値と、予め設定された値との偏差に応じて、加減速レートを自動修正することで負荷に応じた加減速を行う方法が、たとえば、特開平３−７４１８６に開示されているが、この方法では、（１）加減速レートの最適値が大きく変動する場合、加減速レート修正値を最適値に近づけようとすると制御系が不安定となりがちであり、（２）修正が間に合わず、出力電流過大による停止が発生する場合がある。前者（１）の現象は、前記加減速レート修正が予め設定しておいた基準レートを前記出力電流値偏差に応じて増大または減少修正することで実現され、加減速レート修正値はいわゆる「制御系ゲイン」に相当する係数の大小により左右され、前記の加減速レート最適値の変動が大きい場合に加減速レート修正値を最適値に近づけようとするとき、前記「制御系ゲイン」に相当する係数は一般に大きくされ、制御系はそのゲインが増大する場合に不安定となりがちであることによる。後者（２）の現象は、前記基準レートが現実の負荷に対して過大であった場合に、出力電流が、加減速レート修正によりその増大がとまる以前に過大となる場合である。
この発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、負荷の種類や大きさに応じた最適な加減速を行なうインバータ装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、電動機を任意の速度で回転させるインバータ装置に、負荷の種類等負荷に関する情報を設定する負荷データ設定手段と、この負荷データ設定手段で設定される負荷データを記録する負荷データ記録手段と、この負荷データ記録手段で記録される負荷のデータに応じて、前記電動機の加速および減速時の「現回転方向および現出力速度に応じた加速度および減速度」という情報から構成される加減速パターンを作成する加減速パターン作成手段と、この加減速パターン作成手段で作成される加減速パターンを記録する加減速パターン記録手段と、この加減速パターン記録手段に記録される加減速パターンと外部から与えられる速度指令と自ら保持する現回転方向と現出力速度の情報を基にして、出力速度を制御する出力速度制御手段を備える。
【０００５】
【作用】
本発明の手段により、前記加減速パターン記録手段に記録された加減速パターンに従って、外部から与えられる速度指令に応じて、電動機の加速および減速を行なわせる。
本発明の手段によって、負荷の種類や大きさに応じた最適な加減速動作が可能となる。
【０００６】
【実施例】
図１に本発明の一実施例を示す。１が本発明のインバータ装置であり、誘導電動機２を回して負荷３を駆動する。
負荷のデータは、負荷データ設定手段４で設定され、負荷データ記録手段５に記録される。
加速時および減速時の速度の時間変化のパターンは、負荷データ記録手段５に記録された負荷データを基にして、加減速パターン作成手段６において作成され、加減速パターン記録手段７に記録される。
外部から与えられる速度指令１０と、加減速パターン記録手段７に記録された加減速パターンを基にして、出力速度制御手段８が出力速度指令１１をインバータ部９に送る。
インバータ部９は出力速度指令１１に従って誘導電動機２を回して負荷３を駆動する。
負荷データ設定手段４における負荷の設定の方法は、負荷データ設定手段４がマンマシンインタフェースを備え、オペレータが直接設定する場合と、負荷データ設定手段４が通信用インタフェースを備え、外部記録装置または上位コンピュータから、データを受け取って設定する場合とがある。
加減速パターン作成手段６における加減速パターンの作成方法は、加減速パターン作成手段６が数値計算手段を備え、負荷データ記録手段５に記録された負荷の種類とその係数の大きさ、回転方向を考慮して対象の挙動に関する計算を行い、その解を用いて使用する加減速パターンを作成する。
この加減速パターンは、「現回転方向および現出力速度に応じた加速度および減速度」という形式で構成され、表形式で作成され動作時に参照される。
以下に前記計算の第１の例として、負荷トルクが回転速度に比例して増大する「粘性負荷」の場合において、誘導電動機２の発生するトルクを一定とする計算を示す。
誘導電動機２と負荷３のイナーシャの合計をＪとし、粘性係数をＤとする。誘導電動機２の発生するトルクをＴｑとし、回転速度をωとすると、運動方程式は以下の式（１）のように記述できる。
Ｊω’＝Ｔｑ−Ｄω                                        （１）
ここで、「’」は時間微分を意味している。
この式を解くことにより、加減速時のＴｑを、向きが反対で絶対値は一定とし、定速運転速度ωｃで駆動する為には、ωを以下の式（２）のように加速し、式（３）のように減速すればよいことがわかる。
ω（ｔ）＝ωｃ・（１−ＥＸＰ（（−Ｄ／Ｊ）・ｔ））        （２）
ω（ｔ）＝ωｃ・（２−ＥＸＰ（（−Ｄ／Ｊ）・ｔ）−１）    （３）
図２に本方法で作成した加減速パターンにしたがって動作した場合の、出力速度の時間変化を示す。
以下に、前記計算の第２の例として、負荷トルクが回転方向に関係なく一定方向に作用する「重力負荷」の場合において、誘導電動機２の発生するトルクを一定とする計算を示す。
負荷の絶対値をＧとすると、重力方向駆動時の加速度Ｒａｄと減速度Ｒｄｄ、そして反重力方向駆動時の加速度Ｒａｕと減速度Ｒｄｕは以下のように計算される。
Ｒａｄ＝  （Ｔｑ＋Ｇ）／Ｊ                                （４）
Ｒｄｄ＝−（Ｔｑ−Ｇ）／Ｊ                                （５）
Ｒａｕ＝  （Ｔｑ−Ｇ）／Ｊ                                （６）
Ｒｄｕ＝−（Ｔｑ＋Ｇ）／Ｊ                                （７）
図３に本方法で作成した加減速パターンにしたがって動作した場合の出力速度の時間変化を示す。
上記実施例では、負荷の種類を「粘性負荷」と「重力負荷」の場合について紹介したが、本発明はその他の種類の負荷に対しても、有効である。
上記実施例では、トルクが一定となるように、加減速パターンを作成する場合を例示したが、本発明は加減速時間を一定にする場合や、加速度変動を最小にしたい場合等、その他の要求を満たそうとす場合でも有効である。
また、上記実施例では、回転型の誘導電動機の場合について紹介したが、リニア型の場合にも、有効である。また同期電動機、その他交流電動機であれば有効である。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の装置を用いれば、負荷の種類や大きさに応じた最適な加減速動作が可能となり、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】加減速パターンをあらわす図。
【図３】加減速パターンをあらわす図。
【図４】従来の加減速動作例。
【符号の説明】
１  インバータ装置
２  誘導電動機
３  負荷
４  負荷データ設定手段
５  負荷データ記録手段
６  加減速パターン作成手段
７  加減速パターン記録手段
８  出力速度制御手段
９  インバータ部
１０  速度指令
１１  出力速度指令
【図１】
0003674071.tif 000002
【図２】
0003674071.tif 000003
【図３】
0003674071.tif 000004
【図４】
0003674071.tif 000005