(57)【要約】【課題】モータの制御精度を向上と容易に負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現できるモータ制御装置、およびモータ制御方法を提供する。【解決手段】交流電源または直流電源に接続された可変電源１１０がサーボアンプ１２０に印加する電圧を任意に変更して、サーボモータ２００の最高回転速度Ｎを制御し、サーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入された可変インピーダンス１３０が負荷電流によりサーボモータ２００電圧を任意に降下させて、サーボモータ２００への負荷トルクに対する回転速度Ｎを制御する。【選択図】図１
2018117410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置において、
電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記印加電圧変更手段は、
可変電源であることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置において、
電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
前記インピーダンス電圧変更手段は、
固定インピーダンスであることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記インピーダンス電圧変更手段は、
可変インピーダンスであることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置において、
電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段と、
前記サーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御方法において、
印加電圧変更手段が、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する工程、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項８】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御方法において、
インピーダンス電圧変更手段が、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプと前記モータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する工程、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項９】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御方法において、
印加電圧変更手段が、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する工程と、
インピーダンス電圧変更手段が、前記サーボアンプと前記モータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する工程と、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１０】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段、
として機能させることを特徴とするモータ制御プログラム。
【請求項１１】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段、
として機能させることを特徴とするモータ制御プログラム。
【請求項１２】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段、および
前記サーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段、
として機能させることを特徴とするモータ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法に関し、特にモータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置、モータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、質量のある物体を動かすために必要な力を生み出すための要素としてモータが知られている。例えば家庭にあるモータとして、扇風機や換気扇、冷蔵庫やエアコンなどの電気機器や、工場の生産設備機械などにもモータが使用されている。
【０００３】
図８は、制御モータとして一般的な同期モータのトルクと回転速度との関係を示す図である。
図８に示すように、モータは、負荷の変化に応じてトルクは出るが、トルクの大小によって速度が変化することがわかる。
【０００４】
ところが、このモータに負荷をかけると、モータは負荷トルクに応じたトルクを出すと共に回転速度が低下する。このようなモータのトルクと速度との関係は「速度−トルク特性」または「トルク−速度特性」と呼ばれている。
【０００５】
この「速度−トルク特性」によってモータは、負荷の大きさにより速度が上下してしまう。そこで、モータの回転速度を制御するために、モータの回転速度を検出し、モータが所望の回転速度となるように制御装置の出力電圧を上下させることで、モータの回転速度を制御するモータの制御方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
図９は、モータの制御装置の概要を示す図である。
図９に示すように、モータ１０は、制御装置２０および回転数センサ３０によって制御されている。ここでいう制御装置２０は、通称サーボアンプと呼称され、電圧および電流を任意に制御するための装置である。
【０００７】
例えば、入力電源が一定のモータ１０の回転数を一定なるように制御する場合、制御装置２０に目標値である所望の速度を入力し、モータ１０に電圧を印加し、負荷に応じた電流が制御装置２０から供給されモータ１０を回転させる。回転したモータ１０は回転数センサ３０によって回転数が測定され、測定されたモータ１０の回転数は制御装置２０にフィードバックされる。
【０００８】
このフィードバックされたモータ１０の回転速度と目標値である所望の速度とを比較し、制御装置２０によりモータ１０に印加する電圧を調節することでモータ１０の制御を行っている。具体的には、モータ１０の回転を測定する回転数センサ３０が目標値を超える回転数を検出した場合は、制御装置２０が印加電圧を下げてモータ１０の回転速度を下げる制御を行い、逆にモータ１０の回転を測定する回転数センサ３０が目標値に満たない回転数を検出した場合は、制御装置２０が印加電圧を上げてモータ１０の回転速度を上げる制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−２７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記のような制御装置による制御方法だと、負荷が要求する制御応答に追随できない、負荷が要求する制御内容を実現できない問題があった。
図１０は、入力電源電圧が一定のモータにおける回転速度ＮとトルクＴとの関係図である。
図（Ａ）に示すように、最高回転速度Ｎｍのモータ１０は、斜線の範囲で回転速度ＮおよびトルクＴが制御される。
【００１１】
図（Ｂ）に示すように、例えば目標値を値点Ａに設置する場合は、制御装置で電流を制御し、回転速度をＮａにすることでトルクＴａを出力することができる。
しかし、モータ１０の最高回転速度Ｎｍであり、その最高回転速度Ｎｍ値と、制御すべき値点Ａの回転速度Ｎａとには差Ｈが生じてしまう。
【００１２】
前述の通り、この差Ｈを制御するにはモータ１０の回転数を回転数センサ３０が測定し、その測定した回転数を制御装置２０にフィードバックすることでモータの回転数の制御を行う。つまりモータ１０に電力を印加してから制御するまでには時間差があり、この差Ｈは、モータ１０の回転速度が制御すべき値点Ａから外れる可能性のある差である。
【００１３】
このように、モータのトルクと回転速度との間に速度−トルク特性があるため、モータの回転速度を制御するには、回転したモータの回転数をフィードバックしてモータを制御するしかなかったが、このフィードバックする制御方法で制御精度を向上させるには時間差が生じるため限界があった。また、負荷が要求する制御応答に追随できない、負荷が要求する制御内容を実現できない問題があった。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現させるモータ制御装置、およびモータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では上記問題を解決するために、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置において、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段を備えることを特徴とするモータ制御装置が提供される。
これにより、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する。
【００１６】
また本発明では、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置において、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段を備えることを特徴とするモータ制御装置が提供される。
これにより、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更する。
【００１７】
また本発明では、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御装置において、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段と、前記サーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置が提供される。
【００１８】
これにより、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更し、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更する。
【００１９】
また本発明では、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御方法において、印加電圧変更手段が、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する工程を備えることを特徴とするモータ制御方法が提供される。
これにより、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する。
【００２０】
また本発明では、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御方法において、インピーダンス電圧変更手段が、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプと前記モータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する工程を備えることを特徴とするモータ制御方法が提供される。
これにより、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する。
【００２１】
また本発明では、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御方法において、印加電圧変更手段が、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する工程と、インピーダンス電圧変更手段が、前記サーボアンプと前記モータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する工程とを備えることを特徴とするモータ制御方法が提供される。
【００２２】
これにより、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更し、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する。
【００２３】
また本発明では、モータの回転駆動を制御するためのモータ制御プログラムにおいて、
コンピュータを、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段として機能させることを特徴とするモータ制御プログラムが提供される。
これにより、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する。
【００２４】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御プログラムにおいて、コンピュータを、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段として機能させることを特徴とするモータ制御プログラムが提供される。
これにより、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する。
【００２５】
モータの回転駆動を制御するためのモータ制御プログラムにおいて、コンピュータを、電源から前記回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更する印加電圧変更手段、および前記サーボアンプと前記モータとの間で、インピーダンス電圧を任意に変更するインピーダンス電圧変更手段として機能させることを特徴とするモータ制御プログラムが提供される。
【００２６】
これにより、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更し、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のモータ制御装置、モータ制御方法、およびモータ制御プログラムによれば、印加電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプへの印加電圧を任意に変更し、インピーダンス電圧変更手段が、電源から回転駆動に関わるサーボアンプとモータとの間でインピーダンス電圧を任意に変更するので、モータの回転速度領域が制限され、サーボモータの制御精度を向上、また容易に負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。
【図２】サーボモータの回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【図３】サーボモータに印加する印加電圧のみ可変にした場合の回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【図４】サーボモータとサーボアンプとの間に可変インピーダンスのみを挿入した場合の回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【図５】サーボアンプの印加電圧を可変にし、さらにサーボモータとサーボアンプとの間に可変インピーダンスを挿入した場合の回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るサーボモータ制御装置により制御されたサーボモータを用いたサーボプレスで、可変インピーダンスの値を変化させて行う板抜き加工を示す図である。
【図７】本実施の形態に係るサーボモータ制御装置により制御されたサーボモータを用いたサーボプレスで、サーボアンプへの印加電圧を変化させて行う板抜き加工を示す図である。
【図８】制御モータとして一般的な同期モータのトルクと回転速度との関係を示す図である。
【図９】モータの制御装置の概要を示す図である。
【図１０】入力電源電圧が一定のモータにおける回転速度ＮとトルクＴとの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。
図１に示すように、モータ制御装置１００は、可変電源１１０、サーボアンプ１２０、および可変インピーダンス１３０を備えており、モータ制御装置はサーボモータ２００に接続され、サーボモータ２００の制御を行っている。
【００３０】
可変電源１１０は、交流電源または直流電源に接続され、電源より供給された電力によりモータに印加する印加電圧を任意に変更するためのものである。また可変電源１１０はサーボアンプに接続されている。
【００３１】
サーボアンプ１２０は、可変電源１１０および可変インピーダンス１３０に接続され、可変インピーダンス１３０を介して接続されたサーボモータ２００の制御を行うためのものである。
【００３２】
またサーボアンプ１２０は、モータ制御装置１００に接続された図示しないコントローラから出される指令信号を受け取り、その指令信号によりサーボモータ２００を駆動することができる。
【００３３】
サーボアンプ１２０によって駆動されたサーボモータ２００は、図示しないセンサがサーボモータ２００の制御状態を確認し、その制御状態の情報をセンサがサーボアンプ１２０にフィードバックを行う。制御状態の情報を受信したサーボアンプ１２０は、その制御状態の情報とコントローラからの指令信号との差が小さくなるようにサーボモータ２００の制御を行う。
可変インピーダンス１３０は、サーボアンプ１２０およびサーボモータ２００に接続され、インピーダンスを任意に変更するためのものである。
【００３４】
以上のように、モータ制御装置１００は、可変電源１１０および可変インピーダンス１３０により電圧およびインピーダンスを任意に変更可能とし、図示しないコントローラから入力された指令信号によりサーボモータ２００を制御することができる。
【００３５】
図２は、サーボモータの回転速度とトルクとの関係を示す図である。
図２に示すように、最高回転速度Ｎｍのサーボモータ２００に負荷をかけると、サーボモータ２００はトルクを出すと共に回転速度が低下する。さらに負荷を増加させると一定の値までは回転速度が下がると共にトルクが増加するが、やがてサーボモータ２００の最大トルクＴｍａｘを超えればサーボモータ２００は止まってしまう。
または、モータ電流とモータトルクは比例、相関関係にあるので、モータ制御装置１００の最大電流以上の負荷がかかればサーボモータ２００は止まってしまう。
【００３６】
このようにサーボモータ２００には回転速度とトルクとには特性があり、このような特性は「速度−トルク特性」と呼ばれている。なお便宜上、図２のように曲線を描きながらトルクの増加と共の回転速度が低下するカーブを「速度−トルク特性カーブ」と呼ぶこととする。
【００３７】
またサーボモータ２００における印加電圧Ｖ[Ｖｒｍｓ]、逆起電力Ｅ[Ｖｒｍｓ]、相電流Ｉ[Ａｒｍｓ]、および相インピーダンスＺ[Ω]の関係は、電圧の関係式「Ｖ＝Ｅ＋Ｉ×Ｚ」で表される。なお相インピーダンスＺは、モータ設計で固定された値となる。
【００３８】
図２のＥｍは、回転速度Ｎｍ[1／ｍｉｎ]の時の逆起電力または誘起電圧を示しており、誘起電圧定数または逆起電力定数をＫｎ[Ｖｒｍｓ／Ｎ]とすると、回転速度Ｎｍの時の逆起電力または誘起電圧は、「Ｅｍ＝Ｋｎ×Ｎｍ」で表される。
【００３９】
このときサーボモータ２００にかかる負荷が０とすると、相電流Ｉは、ほぼ０である。これにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下であるＩ×Ｚも、ほぼ０となる。つまりモータにかかる負荷が０の時、上記の電圧の関係式「Ｖ＝Ｅ＋Ｉ×Ｚ」は、「Ｖ＝Ｅ＋０」となりＶとＥとは等しくなることがわかる。
【００４０】
またトルク定数をＫＩ[Ｎｍ／Ａｒｍｓ]、サーボアンプ１２０で制限される最大電流をＩＭ[Ａｒｍｓ]とすると、最大トルクＴｍａｘ[Ｎｍ]は、「Ｔｍａｘ＝ＫＩ×ＩＭ」で表される。
【００４１】
図３は、サーボモータに印加する印加電圧のみ可変にした場合の回転速度とトルクとの関係を示す図である。
図３に示すように、可変電源１１０でサーボモータ２００に異なる印加電圧Ｖ１〜Ｖ４を印加したとき、印加される印加電圧Ｖが低下するにつれてサーボモータ２００の回転速度Ｎは印加される印加電圧Ｖに依存してＮ１〜Ｎ４のように低下することがわかる。ただし、サーボモータ２００に印加する印加電圧Ｖの値の比は「Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ４」とする。
【００４２】
また負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下による速度−トルク特性カーブは印加される電圧が変化しても同じようなカーブで描かれている。これはモータ設計によって相インピーダンスＺが固定されることによる。
【００４３】
印加電圧Ｖ４においては、トルクＴが上昇するにつれて回転速度Ｎ４は低下し、やがて速度−トルク特性カーブはトルクＴの軸線と交わる。これは、印加された印加電圧Ｖ４よりも負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下「Ｉ×Ｚ」が大きくなり、最大トルクＴｍａｘよりも小さなトルクＴで速度が０になってしまうことを示している。
【００４４】
このように、サーボアンプ１２０に印加する印加電圧Ｖを変化させることで、サーボモータ２００の最高回転速度を低下させることができる。
【００４５】
これにより、可変電源１１０がサーボアンプ１２０に印加する印加電圧Ｖを任意に変更することでサーボモータ２００の最高回転速度Ｎを制限することができる。
また最高回転速度Ｎを制限することで、サーボモータ２００の制御範囲を狭くすることが可能となり、サーボモータ２００の制御精度を向上、また容易に負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現することができる。
【００４６】
図４は、サーボモータとサーボアンプとの間に可変インピーダンスのみを挿入した場合の回転速度とトルクとの関係を示す図である。
図４に示すように、サーボアンプ１２０に印加する印加電圧Ｖを一定にし、サーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に異なるインピーダンスＺｅｘ１〜Ｚｅｘ３を挿入したとき、サーボモータ２００の最高回転速度Ｎは一定であるが、負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下による速度−トルク特性カーブが変化することがわかる。ただし、サーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入するインピーダンスＺｅｘの値の比を「Ｚｅｘ１＜Ｚｅｘ２＜Ｚｅｘ３」とする。
【００４７】
Ｚｅｘ＝０のとき、つまりサーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間にインピーダンスを挿入しないとき、モータ設計で決定される相インピーダンスＺにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下はＩ×Ｚとなる。また一定に印加される印加電圧Ｖは逆起電力をＥ１とすると、電圧の関係式「Ｖ＝Ｅ１＋Ｉ×Ｚ」で表される。
【００４８】
サーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間にインピーダンスＺｅｘ１が挿入されるとき、モータ設計で決定される相インピーダンスＺと挿入されたインピーダンスＺｅｘ１とにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧効果は「Ｉ×（Ｚ＋Ｚｅｘ１）」となる。
【００４９】
また一定に印加される印加電圧Ｖは逆起電力をＥ２とすると、「Ｖ＝Ｅ２＋Ｉ×（Ｚ＋Ｚｅｘ１）」で表される。これによりＺｅｘ１の時の速度−トルク特性カーブはＺ＝０の時の速度−トルク特性カーブよりも下回ることがわかる。
【００５０】
サーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間にインピーダンスＺｅｘ２が挿入されるとき、モータ設計で決定される相インピーダンスＺと挿入されたインピーダンスＺｅｘ２とにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧効果は「Ｉ×（Ｚ＋Ｚｅｘ２）」となる。
【００５１】
また一定に印加される印加電圧Ｖは逆起電力をＥ３とすると、「Ｖ＝Ｅ３＋Ｉ×（Ｚ＋Ｚｅｘ２）」で表される。これによりＺｅｘ２の時の速度−トルク特性カーブはＺｅｘ１の時の速度−トルク特性カーブよりも下回ることがわかる。
【００５２】
サーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間にインピーダンスＺｅｘ３が挿入されるとき、モータ設計で決定される相インピーダンスＺと挿入されたインピーダンスＺｅｘ３とにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧効果は「Ｉ×（Ｚ＋Ｚｅｘ３）」となる。
【００５３】
またＺｅｘ３においては、トルクＴが上昇するにつれて速度は低下し、やがて速度−トルク特性カーブはトルクＴの軸線と交わる。これは、印加された印加電圧Ｖよりも負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下「Ｉ×（Ｚ＋Ｚｅｘ３）」が大きくなり、最大トルクＴｍａｘよりも小さなトルクで速度が０になってしまうことを示している。
【００５４】
これにより、可変インピーダンス１３０が負荷電流によりサーボモータ２００の電圧を任意に降下させるので、サーボモータ２００への負荷トルクに対する回転速度を制限することができる。
【００５５】
またサーボモータ２００への負荷トルクに対する回転速度を制限することで、サーボモータ２００を、「トルク−速度特性」を使い、容易に負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現することができる。
【００５６】
図５は、サーボアンプの印加電圧を可変にし、さらにサーボモータとサーボアンプとの間に可変インピーダンスを挿入した場合の回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【００５７】
図５に示すように、サーボアンプ１２０の印加電圧Ｖによって最高回転速度Ｎが変化し、可変インピーダンスＺｅｘの値によって速度−トルク特性カーブが変更することがわかる。
【００５８】
ただし、サーボアンプ１２０の印加電圧Ｖは「Ｖ１＞Ｖ２」、またサーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入するインピーダンスＺｅｘの値の比を「Ｚｅｘ１＜Ｚｅｘ２」とする。
【００５９】
サーボアンプ１２０の印加電圧ＶがＶ１であり、かつ相インピーダンスがＺｅｘ＝０のとき、電圧がＶ１で負荷が０のときの回転速度はＮ１となる。またモータ設計で決定される相インピーダンスＺにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下が生じ、トルクが増加すると共に回転速度Ｎが低下する。
【００６０】
またサーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入するインピーダンスＺｅｘの値をＺｅｘ１、Ｚｅｘ２と変化させることで、負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下もそれぞれ変化し、回転速度Ｎ１から各々の速度−トルク特性カーブを描いてトルクＴが増加すると共に回転速度は低下していく。
【００６１】
サーボアンプ１２０の印加電圧ＶがＶ２であり、かつ相インピーダンスがＺｅｘ＝０のとき、電圧がＶ２で負荷が０のときの回転速度はＮ２となる。またモータ設計で決定される相インピーダンスＺにより負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下が生じ、トルクが増加すると共に回転速度Ｎが低下する。
【００６２】
またサーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入するインピーダンスＺｅｘの値をＺｅｘ１、Ｚｅｘ２と変化させることで、負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下もそれぞれ変化し、回転速度Ｎ２から各々の速度−トルク特性カーブを描いてトルクＴが増加すると共に回転速度は低下していく。
【００６３】
上記のように、サーボアンプ１２０への印加電圧Ｖを任意に可変、さらにサーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入するインピーダンスＺｅｘの値を任意に可変することで得られる速度−トルク特性カーブは、負荷およびトルクによる任意の回転速度Ｎが、印加電圧ＶとインピーダンスＺｅｘとに依存して得ることができる。
【００６４】
なおトルクは印加電圧ＶまたはインピーダンスＺｅｘに依存するものではなく、負荷に依存する。
【００６５】
また可変電源１１０が行う印加電圧Ｖの制御は、マイクロセカンドという非常に小さな単位で制御できる。これはサーボモータ２００への負荷の変化に対して、同様にマイクロセカンドという非常に小さな単位で制御ができることを示している。
【００６６】
これにより、可変電源１１０がサーボアンプ１２０に印加する印加電圧Ｖを任意に変更することでサーボモータ２００の最高回転速度Ｎを任意に制御することができ、可変インピーダンス１３０が負荷電流によりサーボモータ２００の電圧を任意に制御させるので、サーボモータ２００への負荷トルクに対する回転速度を制御することができる。
【００６７】
また最高回転速度Ｎおよびサーボモータ２００への負荷トルクに対する回転速度を制御することで、サーボモータ２００の「トルク−速度特性」を使い、容易に負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現することができる。
【００６８】
また、サーボアンプ１２０への印加電圧Ｖを任意に可変、さらにサーボモータ２００とサーボアンプ１２０との間に挿入するインピーダンスＺｅｘの値を任意に可変することで速度−特性カーブを任意に設定することができる。
【００６９】
またサーボアンプ１２０への印加電圧Ｖを非常に小さな単位で制御することで、速度−特性カーブの制御も非常に小さな単位で制御することができる。
これらにより、例えば回転速度高でトルク大や回転速度低でトルク小など任意の回転速度および任意のトルクを非常に小さな単位で制御することが可能となる。
【００７０】
図６は、本実施の形態に係るサーボモータ制御装置により制御されたサーボモータを用いたサーボプレスで、可変インピーダンスの値を変化させて行う板抜き加工を示す図である。
【００７１】
プレス機械は生産力と成型精度を最適化するため、サーボモータ２００を用いて高精度な加工を可能とするサーボプレスが開発されている。
このサーボプレスは、サーボモータ２００で金型のスライド速度やスライドモーションを任意に設定することで、生産力の向上、成型精度の向上、製品精度の向上、金型寿命の向上などに貢献している。
【００７２】
図６に示すように、時間軸ｔに沿って板厚Ｍの鋼板３００の位置Ｐ０から位置Ｐ１にかけてサーボプレスは加工を行う。
サーボプレスは、サーボモータ２００が回転することでサーボプレスが有する金型がスライドし鋼板３００の加工を行う。
【００７３】
サーボプレスが備える金型は、鋼板３００に接触する直前までは負荷＝０であり、スライド速度ｖで鋼板３００に向かって進入する。金型がスライドして鋼板３００に接触すると、サーボモータ２００に負荷がかかり始める。金型はそのまま鋼板３００を加工しながらスライドを続け、金型が位置Ｐ０に到達する前に鋼板３００は破断する。この破断する位置を破断点と呼ばれている。
【００７４】
この金型が鋼板３００へ接触してからサーボモータ２００にかかる負荷は、負荷が大きくなれば大きくなるほど金型への負担が増し、金型が摩耗することで金型の寿命は短くなってしまう。また金型スライド速度を小さくすることで、金型への負担は小さくなり金型の寿命は長くなる。しかし金型のスライド速度を小さくすれば小さくするほど生産力は低下してしまう。
【００７５】
このため、生産力および金型の寿命の両者を考慮すると、負荷がかからない位置Ｐ１までは高速で金型をスライドさせ、鋼板３００に接触して負荷がかかる位置Ｐ１から破断点までの距離Ｌは負荷を低減させるために金型のスライド速度を低減することが理想である。しかし従来の制御方法ではマイクロ、ミリセコンドの高精度な制御が行えないため、理想的なサーボプレスの制御は行えなかった。
【００７６】
図６に示すように、サーボモータ２００に印加する印加電圧Ｖを一定にし、可変インピーダンスＺｅｘで加工時間を任意に変化させている。
サーボプレスが備える金型は、鋼板３００に接触する直前までは負荷＝０であり、スライド速度ｖで鋼板３００に向かって進入する。
【００７７】
さらに金型をスライドさせ、鋼板３００に接触すると同時にサーボモータ２００に負荷がかかりはじめる。サーボモータ２００に負荷がかかる位置は位置Ｐ１から破断点までの距離Ｌであり、金型が破断点に到達すると鋼板３００は破断しサーボモータ２００への負荷は再び０になる。
【００７８】
このとき、サーボモータに印加する印加電圧Ｖは一定であり、サーボモータ２００の外部に備えた可変インピーダンスＺｅｘをＺｅｘ１、Ｚｅｘ２、Ｚｅｘ３と変化させることで金型のスライド速度ｖをｖ１、ｖ２、ｖ３と変化させることができる。
【００７９】
モータ制御装置１００を用いたサーボプレスは、インピーダンスＺｅｘを任意に可変にすることで、負荷電流に依存したインピーダンス電圧降下を非常に細かい単位で制御することができる。つまり金型のスライド速度を任意な速度に変化させることができる。
【００８０】
図７は、本実施の形態に係るサーボモータ制御装置により制御されたサーボモータを用いたサーボプレスで、サーボアンプへの印加電圧を変化させて行う板抜き加工を示す図である。
【００８１】
図７に示すように、サーボモータ２００の外部に備えるインピーダンスＺｅｘを一定にし、サーボアンプ１２０に印加する印加電圧Ｖを位置Ｐ１および破断点で任意に変化させている。
【００８２】
サーボプレスが備える金型は、鋼板３００に接触する直前までは負荷＝０であり、スライド速度ｖで鋼板３００に向かって進入する。
さらに金型をスライドさせ、鋼板３００に接触すると同時にサーボモータ２００に負荷がかかりはじめる。サーボモータ２００に負荷がかかる位置は位置Ｐ１から破断点までの距離Ｌであり、金型が破断点に到達すると鋼板３００は破断しサーボモータ２００への負荷は再び０になる。
【００８３】
このとき、サーボモータ２００の外部に備えるインピーダンスＺｅｘは一定であり、サーボモータに印加する印加電圧ＶをＶ１、Ｖ２と変化させることで金型のスライド速度ｖをｖ１、ｖ２と変化させることができる。
【００８４】
モータ制御装置１００を用いたサーボプレスは、サーボアンプ１２０への印加電圧Ｖを任意に可変にすることで、金型のスライド速度を非常に細かい単位でサーボモータ２００の制御を行うことができる。つまり金型のスライド速度を位置Ｐ１および破断点の近傍で速度を変化させることができる。
【００８５】
以上により、サーボプレスの金型のスライドは、モータ制御装置１００が備える可変電源１１０および可変インピーダンス１３０を変化させることで「トルク−速度特性」を使い、容易に負荷が要求する制御応答に追随し、負荷が要求する制御内容を実現することができる。
【００８６】
また本実施例では、サーボモータ２００への負荷が大きくなるほど回転速度Ｎがさがる定出力特性に近い性能カーブであるが、可変電源１１０および可変インピーダンス１３０を変化させることで逆定出力特性に近い性能カーブである回転速度高でトルク大、または速度低でトルク小という設定も実現できる。
【００８７】
なお、サーボアンプ１２０への印加電圧Ｖを任意に可変にする可変電源１１０、およびサーボモータ２００へのインピーダンス電圧を任意に可変にする可変インピーダンス１３０は、モータ制御装置１００内部に設けたＣＰＵ（Central Processing Unit）、またはモータ制御装置１００の外部から接続したコンピュータなどを用いて制御することもできる。
【符号の説明】
【００８８】
１０  モータ
２０  制御装置
３０  回転数センサ
１００  モータ制御装置
１１０  可変電源
１２０  サーボアンプ
１３０  可変インピーダンス
２００  サーボモータ
３００  鋼板
Ｅ  逆起電力
Ｈ  差
Ｉ  相電流
Ｌ  距離
Ｎ  回転速度
Ｐ０、Ｐ１  位置
Ｔ  トルク
ｔ  時間軸
Ｍ  板厚
ｖ  スライド速度
Ｖ  印加電圧
Ｚ  インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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