(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な負荷を、その回転軸の両側からそれぞれ第１のモータと第２のモータで駆動するシステムにおける負荷の捻れ振動を抑制するツイン・ドライブ制御装置であって、
前記第１のモータの駆動装置に、速度指令に基づいて基本トルク指令を作成する速度調整器と、
前記第１のモータの回転角度を検出する第１の絶対位置検出器と、
前記第２のモータの回転角度を検出する第２の絶対位置検出器と、
前記第１の絶対位置検出器で検出された前記第１のモータの回転角度と、前記第２の絶対位置検出器で検出された前記第２のモータの回転角度との差をとり位相誤差を出力する減算器と、
前記減算器から出力される位相誤差に基づいて、補償トルク指令を演算する位相調整器と、
前記位相調整器から出力される補償トルク指令を、前記基本トルク指令に加算してトルク指令を作成し、前記第２のモータの駆動装置に供給する加算器と、
を備えることを特徴とするツイン・ドライブ装置。
【請求項２】
前記位相調整器は、
前記減算器から出力される位相誤差を微分する微分器と、
前記減算器から出力される位相誤差を増幅する位相誤差増幅器と、
前記微分器の出力と前記位相誤差増幅器の出力とを加算して、位置誤差を作成する加算器と、
前記加算器から出力される位置誤差を、増幅して前記補償トルクを作成する速度誤差増幅器と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のツイン・ドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、捻れ振動系を有する回転体を、その回転軸の両側から個別のモータで回転駆動するシステムにおける捻れ振動を抑制するツイン・ドライブ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木材加工機では、通常、被加工物（ワーク）を、その回転軸の片側からモータで回転駆動させて加工している。しかし、被加工物の寸法や重量が大きい場合には、大容量のモータが必要とされ、大容量のモータはコストが高いために、被加工物の両側から個別に従来のモータで駆動させて加工するシャフトレス・ツイン・ドライブ方式が採用されている。このシャフトレス・ツイン・ドライブ方式においては、負荷である被加工物が捻れ振動系を有する回転体である場合には、それぞれのモータにかかる負荷バランスを取ることのみならず、負荷の剛性に起因する捻れ振動を抑制することが重要である。
【０００３】
従来の捻れ振動を抑制する方法および装置としては、例えば、特開平８−１７４４８１号公報に記載の発明がある。図１は、この公報に記載されている従来の捻れ振動抑制機能を持ったシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置の概略的なブロック図である。
【０００４】
この従来のシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置では、負荷２の回転軸の片側に減速機３Ａ  を介して第１のモータ４Ａ  が連結され、もう一方の片側に減速機３Ｂ  を介して第２のモータ４Ｂ  が連結され、両モータはそれぞれベクトル制御インバータ８Ａ  ，８Ｂ  によって駆動される。
【０００５】
パルスエンコーダ５Ａ  からのパルス信号は、パルス／速度変換器７Ａ  で速度フィードバック信号ＶＦ１に変換される。この速度フィードバック信号ＶＦ１は、ベクトル制御インバータ８Ａ  と減算器１０に入力される。
【０００６】
減算器１０は、速度指令信号と速度フィードバック信号ＶＦ１の差、即ち速度誤差を演算し、その速度誤差が速度調整器（ＡＳＲ）９に入力される。速度調整器（ＡＳＲ）９の出力は、ベクトル制御インバータ８Ａ  のトルク指令として入力され、ベクトル制御インバータ８Ａ  の出力は、第１のモータ４Ａ  を駆動する。
【０００７】
一方、第２のモータ４Ｂ  は、捻れ振動を抑制するために、逆位相補償回路１１が付加されて制御される。第１のモータ４Ａ  の速度フィードバック信号ＶＦ１と第２のモータ４Ｂ  の速度フィードバック信号ＶＦ２は、減算器１２に入力されて速度誤差が演算される。速度誤差は、増幅器（Ｐ）１３で増幅され、更に、微分回路（Ｄ）１４で微分される。微分回路（Ｄ）１４で微分された信号は、ゲイン回路（−Ｋ）１５で極性反転増幅されて加算器１６に入力され、前述の速度調整器（ＡＳＲ）９の出力と加算される。このようにして第２のモータ４Ｂ  を駆動するベクトル制御インバータ８Ｂ  のトルク指令は作られる。即ち、第２のモータ４Ｂ  の速度は、第１のモータ４Ａ  の速度に追従させて回転角度の位相ずれを補償している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置のように、逆位相補償回路を付加して第１のモータと第２のモータの速度差の微分を第２のモータのトルク補償とする方法は、負荷がロータリカッタナイフのように鉄製の棒状のようなもので、剛性が比較的高い場合は、捻れ量が比較的小さいので有効である。
【０００９】
しかし、木材加工機のように、負荷（被加工物）が木製の棒状のようなものであり、負荷の剛性が極めて低い場合は、捻れが大きくなるので振動を抑えることが困難である。
【００１０】
また、木材加工機のように負荷が原木の場合は、原木が削られて細くなるので、剛性が低くなる方向に変化し、補正量の調整が難しく、捻れ振動を抑制することは極めて困難である。
【００１１】
これらの課題は、負荷を１つのモータで駆動すれば解決できるが、１つのモータで駆動するには大容量のモータが必要となり、また、機械全体が大型となるため、コスト高になる欠点がある。
【００１２】
本発明の目的は、木材加工機等のように、剛性が極めて低い負荷を、その回転軸の両側からモータで駆動しても、負荷の捻れ振動を抑制できる捻れ振動抑制方法およびツイン・ドライブ制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転可能な負荷を、その回転軸の両側からそれぞれ第１のモータと第２のモータで駆動するシステムにおける負荷の捻れ振動を抑制するツイン・ドライブ制御装置であって、
前記第１のモータの駆動装置に、速度指令に基づいて基本トルク指令を作成する速度調整器と、
前記第１のモータの回転角度を検出する第１の絶対位置検出器と、
前記第２のモータの回転角度を検出する第２の絶対位置検出器と、
前記第１の絶対位置検出器で検出された前記第１のモータの回転角度と、前記第２の絶対位置検出器で検出された前記第２のモータの回転角度との差をとり位相誤差を出力する減算器と、
前記減算器から出力される位相誤差に基づいて、補償トルク指令を演算する位相調整器と、
前記位相調整器から出力される補償トルク指令を、前記基本トルク指令に加算してトルク指令を作成し、前記第２のモータの駆動装置に供給する加算器と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
捻れ振動を抑制するには、第１のモータの回転角度と第２のモータの回転角度において、位相ずれを起こさないことが必要である。そのために、第１のモータに設けられた絶対位置検出器（ＡＥ）で検出される回転角度と、第２のモータに設けられた絶対位置検出器（ＡＥ）で検出される回転角度との差をとり、この回転角度の差の比例分と微分量の和を、第１のモータのトルク指令に加算して第２のモータのトルク指令とすることによって、第１のモータと第２のモータの回転角度の位相ずれがゼロになるように第２のモータを制御して、捻れ振動を抑制する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図２は、本発明のシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置の実施の形態を示す概略的なブロック図である。このシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置は、負荷を両側から駆動する２個の電動機を制御する。一方の電動機を第１のモータ４Ａ  とし、他方の電動機を第２のモータ４Ｂ  とする。電動機の速度制御としてベクトル制御を用いるものとする。
【００１８】
図２に示すシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置は、図１に示した従来のシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置における逆位相補償回路１１に替えて位相調整器（ＡＰＲ）１７を付加した回路構成となっており、本発明における第１のモータ４Ａ  の制御に関しては従来の第１のモータ４Ａ  の制御と全く同じである。
【００１９】
負荷２の回転軸の片側には、減速機３Ａ  を介して第１のモータ４Ａ  が連結され、もう一方の片側には、減速機３Ｂ  を介して第２のモータ４Ｂ  が連結され、両モータはそれぞれベクトル制御インバータ８Ａ  ，８Ｂ  によって駆動される。
【００２０】
パルスエンコーダ５Ａ  からのパルス信号は、パルス／速度変換器７Ａ  で速度フィードバック信号ＶＦ１に変換され、減算器１０の−入力端子に入力される。速度フィードバック信号ＶＦ１は、その演算処理方法に対応してアナログ信号あるいはデジタル信号とすることができる。この速度フィードバック信号ＶＦ１は、ベクトル制御インバータ８Ａ  と減算器１０に入力される。ベクトル制御インバータ８Ａ  に入力された速度フィードバック信号ＶＦ１は、ベクトル演算に利用されるのが一般的である。
【００２１】
減算器１０は、基本速度指令信号と速度フィードバック信号ＶＦ１の差、即ち速度誤差を演算し、その速度誤差は、速度調整器（ＡＳＲ）９に入力される。速度調整器（ＡＳＲ）９の出力は、ベクトル制御インバータ８Ａ  のトルク指令として入力され、ベクトル制御インバータ８Ａ  の出力は、第１のモータ４Ａ  を駆動する。ベクトル制御インバータ８Ａ  は、モータに流れる電流をフィードバックするいわゆる電流ループを持つ必要があるが、説明を簡略化するため図示していない。第１のモータ４Ａ  は、このように典型的なクローズドループで制御される。
【００２２】
次に、本発明における第２のモータ４Ｂ  の制御に関して説明する。第１のモータ４Ａ  と第２のモータ４Ｂ  にそれぞれ絶対位置検出器（ＡＥ）６Ａ  ，６Ｂ  を設ける。絶対位置検出器（ＡＥ）６Ａ  は、第１のモータ４Ａ  の回転角度の絶対値を検出し、絶対位置検出器（ＡＥ）６Ｂ  は、第２のモータ４Ｂ  の回転角度の絶対値を検出する。この２つの回転角度の絶対値から、減算器１８で角度誤差、即ち位相誤差が求められ、この位相誤差が、位相調整器（ＡＰＲ）１７の微分器（Ｓ）１９と位相誤差増幅器（Ｋｐ）２０に入力される。位相誤差は、微分器（Ｓ）１９で微分されたものと、位相誤差増幅器（Ｋｐ）２０で増幅演算処理されたものとが加算器２１で加算され、更に速度誤差増幅器（Ｋｖ）２２で増幅演算処理される。この速度誤差増幅器（Ｋｖ）２２の出力は、速度調整器（ＡＳＲ）９の出力（即ち、トルク指令）と共に加算器２３で加算されて、ベクトル制御インバータ８Ｂ  のトルク指令となる。
【００２３】
これを言い換えると、第２のモータ４Ｂ  の制御は速度制御ではなく、第１のモータ４Ａ  の回転角度の絶対値を基準として、これに同期して追従しようとする回転角度制御（位置制御）である。
【００２４】
このように第１のモータ４Ａ  を速度制御するのに対し、第２のモータ４Ｂ  を絶対位置制御することによって捻れ振動を抑制できる。
【００２５】
ここでは、両モータの駆動装置（ドライバ）としてベクトル制御インバータ８Ａ  ，８Ｂ  を使用して説明したが、ブラシレス駆動装置、直流チョッパー式駆動装置でも良く、またモータはその駆動装置に対応して誘導電動機、同期電動機、直流電動機でも良い。
【００２６】
また、図２のブロック図における各構成要素は、アナログまたはデジタルのハードウェアのみならず、コンピュータのソフトウェアによる処理で実現できることは明白である。
【００２７】
絶対位置検出器６Ａ  ，６Ｂ  は、アブソルート・ロータリー・エンコーダが一般的であるが、その代わりにパルスエンコーダ５Ａ  ，５Ｂ  に使用するインクレメンタル・ロータリー・エンコーダをカウンタで積算カウントして、ワンポイントの絶対位置センサと組み合わせて絶対位置検出器とすることも一般的に知られている。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、第１のモータの回転角度の絶対値と第２のモータの回転角度の位相誤差がゼロとなるように第２のモータを制御をするので、ロータリシャーあるいはフライングシャーのような剛性の高い鉄製の棒状の負荷を、その回転軸の両側から駆動する場合のみならず、木材加工機、トランスファー・プレス搬送機において、剛性が極めて低い負荷を、その回転軸の両側から駆動する場合においても、負荷の捻れ振動を抑制でき、製品品質の向上、機械の摩耗や破損の低減などに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の捻れ振動抑制機能を持ったシャフトレス・ツイン・ドライブ制御装置のブロック図である。
【図２】本発明のシャフトレス・ツイン・ドライブ装置の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
２  負荷
３Ａ  ，３Ｂ    減速機
４Ａ    第１のモータ
４Ｂ    第２のモータ
５Ａ  ，５Ｂ    パルスエンコーダ（ＰＧ）
６Ａ  ，６Ｂ    絶対位置検出器（ＡＥ）
７Ａ  ，７Ｂ    パルス／速度変換器
８Ａ  ，８Ｂ    ベクトル制御インバータ
９  速度調整器（ＡＳＲ）
１０，１２，１８  減算器
１１  逆位相補償回路
１３  増幅器
１４  微分回路
１５  ゲイン回路
１６，２１，２３  加算器
１７  位相調整器（ＡＰＲ）
１９  微分器
２０  位相誤差増幅器
２２  速度誤差増幅器
ＶＦ１，ＶＦ２  速度フィードバック信号
【図１】
0003550114.tif 000002
【図２】
0003550114.tif 000003