(57)【要約】【課題】同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する制御装置において、回転位置検出器のマーカ信号検出前に主軸を起動させても、電動機の回転ムラを抑制することができ、さらに、回転ムラが無い場合や機械の安全ドアが閉まっている時の様に回転ムラを抑制する必要がない場合には、マーカ信号検出までの時間を短縮可能な、主軸の制御装置を提供する。【解決手段】主軸制御装置の起動電流指令発生部に、予め2つの周波数や振幅を記憶させておき、外部機器からの入力信号に応じて、回転ムラを相対的に抑制可能な交流信号の周波数や振幅か、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な交流信号の周波数や振幅のどちらかに切り換える。【選択図】図１
2015211518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、
インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、
目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、
主軸が起動時に追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、
前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を0から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、
同期電動機に通電する電流指令として、起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、
を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する主軸制御装置であって、
前記起動電流指令発生部には、同期電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な第１の周波数と、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な第２の周波数であって、周波数の大きさが第１の周波数＜第２の周波数となる２種類の周波数が予め記憶され、
外部機器からの入力信号によって、前記起動電流指令発生部は、交流信号の周波数を第１の周波数と第２の周波数の一方に切り換えて出力することを特徴とする、主軸制御装置。
【請求項２】
主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、
インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、
目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、
主軸が起動時に追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、
前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を0から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、
同期電動機に通電する電流指令として、起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、
を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する主軸制御装置であって、
前記起動電流指令発生部には、同期電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な第１の振幅と、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な第２の振幅であって、振幅の大きさが第１の振幅＜第２の振幅となる２種類の振幅が予め記憶され、
外部機器からの入力信号によって、前記起動電流指令発生部は、交流信号の振幅を第１の振幅と第２の振幅の一方に切り換えて出力することを特徴とする、主軸制御装置。
【請求項３】
主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、
インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、
目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、
主軸が起動時に追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、
前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を0から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、
同期電動機に通電する電流指令として、起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、
を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する主軸制御装置であって、
前記起動電流指令発生部には、同期電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な第３の周波数及び第３の振幅と、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な第４の周波数及び第４の振幅であって、周波数の大きさが第３の周波数＜第４の周波数、振幅の大きさが第３の振幅＜第４の振幅となる２種類の周波数と２種類の振幅が予め記憶され、
外部機器からの入力信号によって、前記起動電流指令発生部は、交流信号の周波数及び振幅値を、第３の周波数及び第３の振幅と、第４の周波数及び第４の振幅の一方に切り換えて出力することを特徴とする、主軸制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の主軸制御装置であって、入力信号として工作機械のドア開閉信号を使用し、入力されるドア開閉信号によって、周波数及び／または振幅が切り換えられることを特徴とする、主軸制御装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の主軸制御装置であって、入力信号として機械操作者による手入力信号を使用し、入力される手入力信号によって、周波数及び／または振幅が切り換えられることを特徴とする、主軸制御装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の主軸制御装置であって、入力信号として上位制御装置からの信号を使用し、入力される上位制御装置からの信号によって、周波数及び／または振幅が切り換えられることを特徴とする、主軸制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の主軸制御装置であって、工作機械のドア等の安全ドアが開いた時に電動機の制限速度を設け、速度検出値が制限速度を超えた場合にアラームを出力して機械を停止させる機能を有し、入力される信号によって、前記制限速度を超えないような周波数及び／または振幅に切り換えられることを特徴とする、主軸制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸を駆動制御する主軸制御装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の主軸を駆動する電動機としては誘導電動機が一般的に使用されてきた。しかし、誘導電動機は回転子に二次導体を持つという構造的特徴および動作原理上、効率が低くなり、また主軸に二次導体の発熱が伝わるため、温度上昇によって主軸が熱膨張し、加工精度が悪化するなどの課題がある。このため、近年は主軸駆動用として誘導電動機の代わりにリラクタンス型電動機やIPM電動機などの同期電動機を使う傾向がある。
【０００３】
これら同期電動機の特徴として、電動機巻線に通電する交流電流の位相を回転子位置に同期して制御する必要がある。しかしながら、一般的に主軸の回転位置、すなわち回転子位置を検出する回転位置検出器は、一回転毎に一回出力されるマーカ信号と、所定の微小角度を回転する毎に周期的なパルス、もしくは正弦波をインクリメンタル信号として出力する方式のものが多い。マーカ信号出力後のインクリメンタル信号をカウントすることによって回転子位置（絶対位置）が検出できるが、マーカ信号出力前は電源投入時の回転子位置を起点とする（相対的な）回転子位置変化のみが検出でき、回転子の絶対位置を検出することができない。このため、マーカ通過前においては、電動機に対して適切な電流を通電することができないため発生トルクを制御することができず、場合によっては指令した回転方向に対して逆方向に回転することもある。
【０００４】
上記問題点を解消する従来技術として、特許文献１の様な、起動時の回転方向を正しく制御できる主軸制御装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載された主軸制御装置について、図５のブロック図と図６のタイムチャートを用いて簡単に説明する。図５の様な主軸制御装置に用いられる速度制御部１、定常電流指令発生部２、電流制御部４、インバータ５は、一般的な主軸制御装置と共通なものであるので、その機能を簡単に説明する。速度制御部１は外部から入力された速度指令と速度検出部９が検出した速度検出値に基づいてトルク指令値を演算する。次に定常電流指令発生部２は、このトルク指令値に応じて電動機に通電する定常制御電流の振幅を演算し、定常制御電流の位相角度は角度信号検出部１０から入力された位置検出値を用いることによって回転子位置に同期した電流指令を出力する。電流制御部４は前記電流指令と電流検出部６によって検出された電流検出値との偏差に基づいてインバータ５へ出力する電圧指令値を演算しており、電動機７に通電される電流を電流指令値どおりにフィードバック制御している。
【０００６】
次に、図５の主軸制御装置において、電源投入直後、かつ、回転位置検出器８が主軸の一回転毎に出力されるマーカ信号をまだ出力していない状態における、起動制御について説明する。このとき、磁極原点検出部１１は、マーカ信号が出力されていないことを検出するとともに、マーカ未通過信号を電流指令切換部３に出力する。これに応じて、電流指令切換部３は電流制御部４に入力する電流指令を、トルク指令に基づいて定常電流指令発生部２が演算した電流指令に代えて、スローアップ処理部１４が出力する電流指令に切り換える。なお、起動電流指令発生部１３は予め設定された一定の周波数の交流信号を発生しており、その位相回転方向は、極性判別部１２の出力信号に基づいて、速度指令と同一方向としている。
【０００７】
スローアップ処理部１４は、起動電流指令発生部１３から受けた交流信号をもとに、外部から入力された運転指令と起動方向判定部１５から入力された逆方向信号（後述する）に応じて電流振幅のスローアップ処理を行い、起動電流指令を算出する。
【０００８】
上記動作を図６のタイムチャートに基づいて説明する。まず、運転指令が入力されると速度制御部１の出力するトルク指令が発生する。このトルク指令を受けて定常電流指令発生部２は電流指令を出力するものの、この電流指令は電流指令切換部３において電流制御部４とは切り離される。そして、スローアップ処理部１４は、起動電流指令発生部１３から入力された交流信号をもとにして、振幅が０から次第に大きくなる起動電流指令を出力する。この電流指令は後段の電流制御部４に入力され、これに応じて電動機７は、０から次第に大きくなる交流トルクを発生する。発生したトルクが主軸の静摩擦トルクを超えると主軸は回転を開始する。
【０００９】
ただし、この発生トルクは交流であるので所望する回転方向と一致しているとは限らない。例えば図６のモータ速度に示すように、指令方向と逆方向に回転し始める場合がある。この場合において、スローアップ処理部１４は起動方向判定部１５から入力された逆方向信号を受けて起動電流指令の振幅を小さくする。この結果、電動機７の発生トルクは静摩擦トルクより一時的に小さくなり、主軸は停止する。すると、再びスローアップ処理部１４は起動電流指令の大きさを次第に大きくし、交流信号の位相が約１８０°反転したときに再度、静摩擦トルクを超えるトルクが発生して主軸は回転を開始する。このときの回転方向は指令方向と順方向となる。
【００１０】
起動電流指令によって電動機が回転を始めた後は、暫らくすると回転位置検出器８からマーカ信号が出力される。このとき図５の磁極原点検出部１１は電流指令切換部３に対して、出力しているマーカ未通過信号をオフにする（出力停止する）。これを受けて電流指令切換部３は、電流制御部４に入力する電流指令を、スローアップ処理部に基づく電流指令から、トルク指令に基づいて定常電流指令発生部２が出力する電流指令に切り換える。定常電流指令発生部２が出力する電流指令は、電動機７の回転子位置に対応して位相角を正しく制御された指令であり、電動機７の発生トルクを任意に精度良く制御できるものであるので、その後の電動機７の速度は速度制御部１の機能によって精密にフィードバック制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３６４４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の従来技術に記載される方法、すなわち上記特許文献１に示される方法においては以下の課題がある。
【００１３】
従来技術では、IPM電動機の起動制御時に、速度指令値に対して実際の速度が変化する回転ムラが発生する。特に起動電流の周波数が高い場合や振幅が大きい場合に、図７（ａ）の様に回転ムラの振幅が大きくなる傾向がある。
【００１４】
まずは、図８を用いてIPM電動機の動作原理について説明する。図８は、IPM電動機の動作原理を簡単に説明した図である。IPM電動機は、固定子巻線に電流を印加すると、Ｎ，Ｓ磁界２１が生成される。回転子２２内には磁石２３（永久磁石）が設置されており、前記Ｎ，Ｓ磁界２１と磁石２３のＮ，Ｓ極の吸引・反発作用、さらに回転子のスリットによって生成された磁束２４によって、マグネットトルクとリラクタンストルクが発生して２６の方向に回転子が回転する。
【００１５】
次に、回転ムラの原因について、IPM電動機に発生するマグネットトルクに着目して説明する。固定子巻線に印加される起動電流の周波数が高い、すなわち、固定子２０に生成されるＮ，Ｓ磁界２１の回転が早い場合、Ｎ，Ｓ磁界２１と磁石の位置関係が急激に変化するため、Ｎ，Ｓ極の吸引・反発作用によって発生するマグネットトルクが大きくなって、回転子の速度が急激に変化する。その結果、図７（ａ）の様に回転ムラの振幅（回転速度の増減幅）が大きくなってしまう。
【００１６】
一方、起動電流の振幅が大きい場合も、Ｎ，Ｓ磁界２１が強くなるため、Ｎ，Ｓ極の吸引・反発作用によって発生するマグネットトルクが大きくなり、回転子の速度が急激に変化して回転ムラの振幅が大きくなってしまう。
【００１７】
これらとは反対に、起動電流の周波数が低い場合は、Ｎ，Ｓ磁界２１と磁石の位置関係が緩やかに変化する。また、起動電流の振幅が小さい場合は、Ｎ，Ｓ磁界２１が弱くなる。これらの理由により、Ｎ，Ｓ極の吸引・反発作用によって発生するマグネットトルクも小さくなり、回転子の速度も緩やかに変化する。よって、図７（ｂ）の様に回転ムラの振幅は小さくなる。
【００１８】
なお、従来は、起動制御時はオープンループ制御が行われており、回転ムラを解消するためのクローズドループ制御は行われていない。
【００１９】
また、近年の工作機械では、例えば回転切削器に機械操作者が近づく場合など、機械操作者の安全を確保する目的で、機械のドアが開いている時の電動機の速度に制限速度を設けることが多い。
【００２０】
このため、電動機の起動時であってマーカ検出前に、起動電流の周波数が高い状態や振幅が大きい状態で、かつ、機械のドアが開いた状態で主軸を起動すると、図７（ａ）の様に、回転ムラによって速度検出値が一時的に制限速度を超えてしまい、その結果機械が停止してしまう。
【００２１】
上記問題を解決する方法として、起動電流の周波数を低い値に固定して速度指令値を下げたり、起動電流の振幅を小さい値に固定したりすることで、図７（ｂ）の様に、回転ムラを抑えて制限速度を超えないようにする方法が考えられる。
【００２２】
しかし、この方法では、主軸が回転を開始して（電動機から発生したトルクが主軸の静摩擦トルクを超えて）マーカが検出されるまでの時間が長くなる。そうなると、機械のドアが閉まった状態など、電動機の速度制限が解除されている場合においても、マーカ検出までの時間が無駄に長くなってしまうというデメリットがある。
【００２３】
本発明の目的は、IPM電動機を利用する工作機械の主軸制御装置において、マーカ検出前に主軸を起動させる際に、電動機の回転ムラを抑制することができ、さらに回転ムラが無い場合や機械の安全ドアが閉まっている時の様に回転ムラを抑制する必要が無い場合には、マーカ信号検出までの時間を短縮可能な、主軸の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、主軸が起動時に追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を0から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、同期電動機に通電する電流指令として、起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する主軸制御装置に関する。前記起動電流指令発生部には、同期電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な第１の周波数と、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な第２の周波数であって、周波数の大きさが第１の周波数＜第２の周波数となる２種類の周波数が予め記憶されている。外部機器からの入力信号によって、前記起動電流指令発生部は、交流信号の周波数を第１の周波数と第２の周波数の一方に切り換えて出力する。
【００２５】
また、本発明の別態様は、主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、主軸が起動時に追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を0から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、同期電動機に通電する電流指令として、起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する主軸制御装置に関する。前記起動電流指令発生部には、同期電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な第１の振幅と、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な第２の振幅であって、振幅の大きさが第１の振幅＜第２の振幅となる２種類の振幅が予め記憶される。外部機器からの入力信号によって、前記起動電流指令発生部は、交流信号の振幅を第１の振幅と第２の振幅の一方に切り換えて出力する。
【００２６】
また、本発明の別態様は、主軸の一回転毎にマーカ信号を出力するとともに、主軸の所定角度の回転毎にインクリメンタル信号を出力する回転位置検出器と、インクリメンタル信号に基づいて主軸の回転速度を検出し速度検出値を出力する速度検出部と、目標とする速度指令値と速度検出値との偏差に基づく制御により同期電動機に対する定常制御電流指令を生成する速度制御部と、主軸が起動時に追従可能な交流信号を発生させる起動電流指令発生部と、前記起動電流指令発生部から受けた交流信号の振幅を0から次第に増大させて同期電動機に対する起動電流指令を生成するスローアップ処理部と、同期電動機に通電する電流指令として、起動時には前記起動電流指令を与え、マーカ信号を検知した後には前記定常制御電流指令を与える電流指令切換部と、を備えた、同期電動機によって回転駆動される主軸を制御する主軸制御装置に関する。前記起動電流指令発生部には、同期電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な第３の周波数及び第３の振幅と、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な第４の周波数及び第４の振幅であって、周波数の大きさが第３の周波数＜第４の周波数、振幅の大きさが第３の振幅＜第４の振幅となる２種類の周波数と２種類の振幅が予め記憶される。外部機器からの入力信号によって、前記起動電流指令発生部は、交流信号の周波数及び振幅値を、第３の周波数及び第３の振幅と、第４の周波数及び第４の振幅の一方に切り換えて出力する。
【００２７】
また、上記発明において、入力信号として工作機械のドア開閉信号を使用し、入力されるドア開閉信号によって、周波数及び／または振幅が切り換えられることが好適である。
【００２８】
また、上記発明において、入力信号として機械操作者による手入力信号を使用し、入力される手入力信号によって、周波数及び／または振幅が切り換えられることが好適である。
【００２９】
また、上記発明において、入力信号として上位制御装置からの信号を使用し、入力される上位制御装置からの信号によって、周波数及び／または振幅が切り換えられることが好適である。
【００３０】
また、上記発明において、工作機械のドア等の安全ドアが開いた時に電動機の制限速度を設け、速度検出値が制限速度を超えた場合にアラームを出力して機械を停止させる機能を有し、入力される信号によって、前記制限速度を超えないような周波数及び／または振幅に切り換えられることが好適である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る主軸制御装置によれば、外部機器の入力信号に合わせて交流信号の周波数や振幅を切り換えたり、または両者を同時に切り換えたりすることで、マーカ検出前に主軸を起動させても、電動機の回転ムラを相対的に抑制することができる。また回転ムラが無い場合や回転ムラを抑制する必要が無い場合には、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態を示す主軸制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図５】従来技術による主軸制御装置の一例を示すブロック図である。
【図６】従来技術による動作を説明するタイムチャートである。
【図７】従来技術における交流信号の周波数や振幅による電動機速度の違いを示した図である。
【図８】従来技術におけるIPM電動機の動作原理を簡単に説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明に係る実施形態を、図面を用いて説明する。なお、本実施形態では、例として、入力信号として工作機械のドア開閉信号を使用する。また、主軸制御装置が備える機能として、工作機械のドア等の安全ドアが開いた時に電動機の制限速度が設定されるとともに、速度検出値が当該制限速度を超えた場合にアラームを出力して機械を停止させる機能を備えた場合を例に挙げる。
【００３４】
なお、本発明は電動機の制限速度を設けず、アラーム出力機能も有していない工作機械でも同様の効果を得ることができる。また、入力信号についても、ドア開閉信号に限らず機械操作者による手入力信号やNC装置の様な上位制御装置からの信号であっても同様の効果を得ることができる。
【００３５】
[第１の実施形態]
本発明の第１実施形態について、図１〜図２を参照して説明する。図１は本発明の実施形態を示す主軸制御装置のブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００３６】
まず、本発明の実施形態である主軸制御装置の構成について説明する。基本的な構成は図５を用いて上述していたものと同様であるため、同じ構成要素に同じ符号を付して説明を省略する。本発明の実施形態において従来技術と異なる部分のみ以下に説明する。
【００３７】
起動電流指令発生部１３は、２種類の周波数を記憶できるメモリ機能を有する。記憶される２種類の周波数は、機械のドアが開いている時に使用する交流信号の周波数Ａ（第１の周波数）と、機械のドアが閉まっている時に使用する交流信号の周波数Ｂ（第２の周波数）の２種類とする。
【００３８】
また、周波数の大きさについては、電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な値、すなわち、制限速度を超えない値を周波数Ａとする。また、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な値、すなわち、制限速度を超える値を周波数Ｂとする。つまり、周波数Ａ＜周波数Ｂとなる。
【００３９】
さらに起動電流指令発生部１３は、外部から入力されたドア開閉信号１６を監視するとともに、ドアの開閉によって、スローアップ処理部１４に出力する交流信号の周波数を切り換える。
【００４０】
上記の切り換え動作を図２のフローチャートを用いて説明する。まず、運転指令が入力されると、電流指令切換部３は、磁極原点検出部１１からマーカ信号が出力されているかどうかを確認する（ステップＳ１）。マーカ信号が出力されている場合は、電流指令切換部３を図１のL側に切り換える（ステップＳ２）。その後、定常電流指令発生部２から定常制御電流が出力されて、電動機７が定常制御で回転する（ステップＳ３）。
【００４１】
一方、ステップＳ１にてマーカ信号が出力されていない場合は、前述したように電動機７に対して適切な電流を通電することができないため、起動制御で電動機７を回転させる必要がある。
【００４２】
起動制御の場合、まず、電流指令切換部３を図１のＨ側に切り換える（ステップＳ４）。次に、起動電流指令発生部１３は、外部から入力されたドア開閉信号１６を確認する（ステップＳ５）。ドア開閉信号１６が“ドア開”を示す場合には、起動電流指令発生部１３は、自身の中に予め記憶されていた周波数Ａで交流信号を発生させる（ステップＳ６）。反対にドア開閉信号が“ドア閉”を示す場合には、起動電流指令発生部１３は、自身の中に予め記憶されていた周波数Ｂで交流信号を発生させる（ステップＳ７）。その後、ステップＳ８，Ｓ９にて、スローアップ処理部１４から周波数Ａまたは周波数Ｂの起動電流指令が出力され、電流指令切換部３、電流制御部４、インバータ５を介して、ステップＳ１０で電動機７が起動制御で回転する。
【００４３】
暫らくすると、主軸のマーカが磁極原点検出部１１を通過する（ステップＳ１１）。その後、磁極原点検出部１１がマーカ信号を出力した（ステップＳ１２）後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ２とＳ３を経由して電動機７が定常制御で回転する。
【００４４】
本実施形態によれば、外部から入力される工作機械のドア開閉信号に合わせて周波数を切り換えるため、マーカ検出前に機械のドアが開いた状態で主軸を起動させても、電動機の速度が速度制限を超えて機械が停止することがない。また、ドアが閉まった状態であってもマーカ検出までの時間が長くならない。
【００４５】
[第２の実施形態]
本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００４６】
第２の実施形態に係る主軸制御装置が第１の実施形態と異なる点は、交流信号の振幅を工作機械のドア開閉によって切り換える点である。
【００４７】
起動電流指令発生部１３は、２種類の周波数を記憶できるメモリ機能を有する。記憶される２種類の振幅は、機械のドアが開いている時に使用する交流信号の振幅Ｃ（第１の振幅）と、機械のドアが閉まっている時に使用する交流信号の振幅Ｄ（第２の振幅）の２種類とする。
【００４８】
また、振幅の大きさについては、電動機の回転ムラを相対的に抑制可能な値、すなわち、制限速度を超えない値を振幅Ｃとし、マーカ信号検出までの時間を相対的に短縮可能な値、すなわち、制限速度を超える値を振幅Ｄとする。つまり、振幅Ｃ＜振幅Ｄとなる。
【００４９】
さらに前記起動電流指令発生部１３は、外部から入力されたドア開閉信号１６を監視して、ドアの開閉によって、スローアップ処理部１４に出力する交流信号の振幅を振幅Ｃと振幅Ｄの一方に切り換える。
【００５０】
上記切り換え動作を図３のフローチャートを用いて説明する。なお、電動機が定常制御で回転する場合は、図２を用いて説明済のため省略する。
【００５１】
また、マーカ信号が出力されていない場合、すなわち、電動機が起動制御で回転する場合については、ステップＳ４〜ステップＳ５までは図２と同様であるため、ステップＳ６’以降について説明する。
【００５２】
外部から入力されたドア開閉信号１６が “ドア開”を示す場合は、ステップＳ６’にて、起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた前記振幅Ｃで交流信号を発生させる。反対にドア開閉信号が“ドア閉”を示す場合は、ステップＳ７’にて起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた前記振幅Ｄで交流信号を発生させる。ステップＳ８’，Ｓ９’にて、スローアップ処理部１４から前記振幅Ｃまたは振幅Ｄの起動電流指令が出力され、電流指令切換部３、電流制御部４、インバータ５を介して、ステップＳ１０で電動機７が起動制御で回転する。
【００５３】
暫らくすると、主軸のマーカが磁極原点検出部１１を通過する（ステップＳ１１）。その後、磁極原点検出部１１がマーカ信号を出力した（ステップＳ１２）後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ２とＳ３を経由して電動機７が定常制御で回転する。
【００５４】
本実施形態によれば、外部から入力される工作機械のドア開閉信号に合わせて振幅を切り換えるため、マーカ検出前に機械のドアが開いた状態で主軸を起動させても、第１の実施形態と同様に、電動機の速度が速度制限を超えて機械が停止することなく、かつドアが閉まった状態でもマーカ検出までの時間が長くならない。
【００５５】
[第３の実施形態]
本発明の第３実施形態について、図４を参照して説明する。図４は本発明の第３の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【００５６】
第３の実施形態に係る主軸制御装置が第１の実施形態と異なる点は、交流信号の周波数と振幅を一緒に切り換える点である。
【００５７】
起動電流指令発生部１３は、２種類の周波数と２種類の振幅の計４種類を記憶できるメモリ機能を有する。記憶しておく４種類は、機械のドアが開いている時に使用する交流信号の周波数Ｅ及び振幅Ｇ（第３の周波数及び第３の振幅）と、機械のドアが閉まっている時に使用する交流信号の周波数Ｆ、振幅Ｈ（第４の周波数及び第４の振幅）の４種類、言い換えると２つの組み合わせとする。
【００５８】
また、周波数と振幅の大きさについては、第１の実施形態や第２の実施形態で前述した理由により、周波数Ｅ＜周波数Ｆ、振幅Ｇ＜振幅Ｈとなる。なお、本実施形態では、周波数のみにて電動機が制限速度を超過するか否かが定まる第１の実施形態や、振幅のみにて電動機が制限速度を超過するか否かが定まる第２の実施形態と比較して、周波数と振幅との組み合わせに応じて、電動機が制限速度を超過するか否かが定まる。このため、本実施形態の周波数Ｅ、Ｆは、第１の実施形態の周波数Ａ、Ｂとは異なる値であってよい。同様にして、本実施形態の振幅Ｇ、Ｈは、第２の実施形態の振幅Ｃ、Ｄとは異なる値であってよい。
【００５９】
上記動作を図４のフローチャートを用いて説明する。まず、電動機が定常制御で回転する場合は、図２を用いて説明済のため省略する。
【００６０】
マーカ信号が出力されていない場合、すなわち、電動機が起動制御で回転する場合については、ステップＳ４〜ステップＳ５までは図２と同様であるため、ステップＳ６’’以降について説明する。
【００６１】
外部から入力されたドア開閉信号１６が “ドア開”を示す場合は、ステップＳ６’’にて、起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた前記周波数Ｅと前記振幅Ｇで交流信号を発生させる。反対にドア開閉信号が“ドア閉”を示す場合は、ステップＳ７’’にて起動電流指令発生部１３が自身の中に予め記憶されていた前記周波数Ｆと前記振幅Ｈで交流信号を発生させる。ステップＳ８’’，Ｓ９’’にて、スローアップ処理部１４から前記周波数Ｅ＋前記振幅Ｇまたは前記周波数Ｆ＋前記振幅Ｈの起動電流指令が出力され、電流指令切換部３、電流制御部４、インバータ５を介して、ステップＳ１０で電動機７が起動制御で回転する。
【００６２】
暫らくすると、主軸のマーカが磁極原点検出部１１を通過する（ステップＳ１１）その後、磁極原点検出部１１がマーカ信号を出力した（ステップＳ１２）後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ２とＳ３を通過して電動機７が定常制御で回転する。
【００６３】
本実施形態によれば、外部から入力される工作機械のドア開閉信号に合わせて周波数と振幅を切り換えるため、マーカ検出前に機械のドアが開いた状態で主軸を起動させても、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、電動機の速度が速度制限を超えて機械が停止することなく、かつドアが閉まった状態でもマーカ検出までの時間が長くならない。
【符号の説明】
【００６４】
１  速度制御部、２  定常電流指令発生部、３  電流指令切換部、４  電流制御部、５  インバータ、６  電流検出器、７  電動機、８  回転位置検出器、９  速度検出部、１０  角度信号検出部、１１  磁極原点検出部、１２  極性判別部、１３  起動電流指令発生部、１４  スローアップ処理部、１５  起動方向判定部、１６  ドア開閉信号、２０  固定子、２１  Ｎ，Ｓ磁界、２２  回転子、２３  磁石、２４  磁束、２５  固定子のＮ，Ｓ磁界回転方向、２６  回転子回転方向。
【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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