多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置，本发明涉及的多轴马达驱动装置具备：多个马达；位置检测器；以及一个变频器。多个马达具有从外部指示规定的磁极位置的指示部件。位置检测器设置于上述马达中的一个马达上。一个变频器在使上述指示部件的上述磁极位置对齐的状态下，基于上述位置检测器的检测位置对所有的上述马达发出驱动上述马达的同一指令。
【专利说明】多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置。【背景技术】
[0002]以往，已知一种多轴驱动装置，其设置于作为纤维设备的纤维生成装置等中，使卷线轴和送线轴这样的多个轴(以下称为“多轴”)分别进行同步驱动。
[0003]上述多轴驱动装置，例如有将多轴分别通过齿轮等部件联接于一根轴，用一个大型马达使上述轴旋转，从而与上述旋转联动地将多轴的每一个轴驱动的多轴驱动装置。
[0004]不过，一般而言，纤维生成装置使用多个轴同时且并行地生产相同纤维。因此，若要提高生产量，就需要增加轴数，上述情况下，还需要相应地使轴增长。然而，使轴增长的情况下，有可能出现因扭曲等引起的机械损失增大的问题，或当一根卷线轴损坏时，为了维修而不得不将所有的设备停止的问题。
[0005]于是，考虑到这样的问题，提出了通过各自的马达分别使多轴驱动的多轴马达驱动装置(例如，参照日本专利特开2009-201260号公报)。
[0006]在此，对上述多轴马达驱动装置的每个马达分别安装各自的变频器，各变频器通过所谓V/F控制方式等对各马达进行驱动。
[0007]然而，在以往的多轴马达驱动装置中，在起动时使马达适宜地进行同步驱动这点上有进一步改善的余地。例如，如上所述，在各马达由各自的变频器进行控制时，起动时会在各马达中分别产生牵入(pull in) ο
[0008]在产生上述牵入时，如果多轴马达驱动装置用于例如纤维生成装置的纤维设备，则可能会因牵入时的冲击而导致断线。
[0009]本发明的一种形态鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置，既能够防止起动时的牵入又能够使多轴马达统一地被同步驱动。
【发明内容】
[0010]本发明涉及的多轴马达驱动装置具备:多个马达；位置检测器；以及一个变频器。多个马达具有从外部指示规定的磁极位置的指示部件。位置检测器设置于所述马达中的一个马达上。一个变频器在使所述指示部件的所述磁极位置对齐的状态下，基于所述位置检测器的检测位置对所有的所述马达发出驱动所述马达的同一指令。
[0011]根据本发明的一种形态，既能够防止起动时的牵入，又能够使多轴马达统一地被同步驱动。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]以下，对照附图阅读下述发明的详细说明，能够容易地对本发明进行更为完整的认识，并理解与其相关的优点。
[0013]图1是表示实施方式涉及的多轴马达驱动装置的结构示例的模式图。
[0014]图2A是表示指示部件概况的马达的模式图。
[0015]图2B及图2C是表示指示部件的一个示例的模式图。
[0016]图3是表示实施方式涉及的多轴马达驱动装置的结构示例的框图。
[0017]图4是表示实施方式涉及的多轴马达驱动装置的处理序列的模式图。
[0018]图5A是表示以往多轴驱动装置的结构示例的模式图。
[0019]图5B是表示以往多轴马达驱动装置的结构示例的模式图。
[0020]图6是表示纤维生成装置的结构示例的模式图。
【具体实施方式】
[0021]下面参照附图，详细说明本发明揭示的多轴马达驱动装置及具备该多轴马达驱动装置的纤维生成装置的实施方式。另外，本发明不限定于以下所示的实施方式。
[0022]此外，以下以多轴马达驱动装置对作为纤维设备的纤维生成装置具有的多轴进行驱动的情况为例进行说明。另外，为了易于理解说明，在此，对纤维生成装置具有的多轴，先用图6进行说明。
[0023]图6是表示纤维生成装置600的结构示例的模式图。如图6所示，纤维生成装置600具备生成线Y的多个纤维生成部件601-1?601-n。对于纤维生成部件601-1?601_n分别一对一对应地设置有卷线轴602-1?602-n。
[0024]另外，纤维生成部件601-1?601-n中含有送线轴(图示省略)，上述送线轴将纤维生成部件601-1?601-n所生成的线y送出。并且,通过卷线轴602-1?602_n将被送出的线y卷绕。
[0025]本实施方式的一种形态涉及的多轴马达驱动装置，例如，将图6中以虚线的封闭曲线包围来表示的卷线轴602-1?602-n作为多轴使其同步。不过，在此，同步的对象还可以是所有的送线轴。此外，还可以混合地使卷线轴及送线轴同步。不过，使卷线轴之间、送线轴之间这样的同一用途的轴同步时，负荷的不均衡较少，而能够进行更高精度的控制。
[0026]此外，以下马达为同步感应电动机，位置检测器是旋转变压器(Resolver)。
[0027]此外，在以下所示的各图中，对于以多个要素构成的结构要素等，可能有仅对多个要素中的一个要素标注符号，而对其它要素省略符号标注的情况。上述情况下，标注符号的一个要素与其它要素都相同。
[0028]图1是表示实施方式涉及的多轴马达驱动装置I的结构的模式图。如图1所示，多轴马达驱动装置I具备:一个变频器10 ;多个马达20 ;以及一个旋转变压器30。
[0029]变频器10，调整相位电压，采用V/F控制方式以同一指令对每个马达20进行统一驱动。
[0030]马达20，其每一个与一个变频器10连接，接受从变频器10发出的指令进行驱动。
[0031]旋转变压器30仅设置于马达20中的一个马达上，检测设有上述旋转变压器30的马达20的磁极位置。
[0032]此处，在对本实施方式涉及的多轴马达驱动装置I的详细结构进行说明之前，为了与本实施方式进行对比，先对以往的多轴驱动装置及多轴马达驱动装置，使用图5A及图5B进行说明。
[0033]图5A是表示以往多轴驱动装置5的结构示例的模式图。此外，图5B是表示以往多轴马达驱动装置5’的结构示例的模式图。
[0034]如图5A所示，以往的多轴驱动装置5例如具备:变频器10 ;大型马达50 ；以及长轴60。此外，相当于纤维生成装置的卷线轴等的多轴AX，通过齿轮70和联接部件80等与长轴60联接。
[0035]并且，长轴60例如为滚珠丝杠，基于由变频器10所驱动控制的大型马达50进行旋转，并使多轴AX与上述旋转联动地被统一驱动。
[0036]因此，为了提高生产量而增加轴数，并与之相应地使长轴60更长的话，则会因长轴60的扭曲或挠曲等，而导致机械精度的恶化和机械效率的下降。
[0037]于是,例如提出了图5B所示的多轴马达驱动装置5’。如图5B所示,多轴马达驱动装置5’具有与每个多轴AX分别对应设置的各自的变频器10及马达20’，每个多轴AX分别通过上述变频器10及马达20’各自被驱动。
[0038]如此，通过分别对各多轴AX进行驱动，即使多轴AX的轴数增多时，也很难会导致上述的机械精度的恶化和机械效率的下降。
[0039]然而，如此分别通过变频器10及马达20’对各多轴AX进行驱动时，需要数量与多轴AX对应的变频器10及马达20’。
[0040]此外，在使所有的马达20’同步进行统一驱动时，例如需要如同步控制装置90那样进行同步控制的单元或程序等。因此，如图5B所示的多轴马达驱动装置5’，存在着成本增加的问题。
[0041]此外，如果分别对各马达20’进行控制，则在马达20’起动时分别产生各不相同的牵入的可能性较大。因此，不仅存在同步控制装置90的同步控制处理复杂化的问题，而且在多轴马达驱动装置5’用于纤维设备时，还存在着因牵入时的冲击而容易导致断线的问题。
[0042]返回图1的说明。在此，在实施方式涉及的多轴马达驱动装置I中，通过一个变频器10对所有的马达20进行统一驱动控制。据此，首先能够以低成本构成多轴马达驱动装置I。
[0043]此外，为了使所有的马达20同步进行统一起动，在起动前预先使所有的马达20的轴21 ( S卩，内部的转子)按规定的磁极位置对齐。
[0044]在此，在图1中，示意性地表示了从轴21的轴向观察马达20时的情况。此外，在图1中，作为一个示例还示意性地表示了所有的马达20的轴21,按箭头101所示的规定的磁极位置(以时钟指针位置而言为9时的位置)统一对齐的状态。
[0045]另外，马达20具有指示部件，从外部指示上述规定的磁极位置。在此，对上述指示部件的详细情况，使用图2A?图2C进行说明。
[0046]图2A是表示指示部件概况的马达20的模式图。此外，图2B是表示指示部件的一个示例的模式图(之一)，图2C是表示指示部件的一个示例的模式图(之二)。在此，图2B及图2C示意性地表示了从图2A所示方向A观察马达20时的情况。
[0047]如图2A所示，马达20具有轴21。指示部件例如含有记号部22，其标画在上述轴21的反负荷侧的端部等而被设置。通过使轴21朝双箭头201的方向旋转，记号部22能够朝向任意方向。
[0048]此外，如图2B所示，在马达20的反负荷侧的端部，例如以规定的间隔刻画而设有刻度部23，其与记号部22 —起构成指示部件。通过将记号部22调整至该刻度部23的规定位置，能够使马达20的轴21 (即，转子)与规定的磁极位置对齐。
[0049]不过在此，规定的磁极位置，为起动时难以产生牵入的位置，例如预先规定为转子磁极和定子磁极最相互吸引的位置等。
[0050]此外，图2B所示的指示部件(即，记号部22及刻度部23)仅为一个示例，并不以此限定指示部件的形状、配置和结构等。
[0051]因此，如图2C所示，还可不在轴21上标画记号部22，亦可通过包含在轴21上刻画而设的缺口 24来构成指示部件。
[0052]此外，还可通过将霍尔元件包含于指示部件中来构成，将来自上述霍尔元件的信号作为正弦波提取到外部，基于上述正弦波来使磁极位置对齐。不过，上述情况下，上述的刻度部23亦可基于来自上述霍尔元件的正弦波来进行分配。
[0053]返回图1的说明。并且，在实施方式涉及的多轴马达驱动装置I中，仅在马达20中的一个马达上设置旋转变压器30，并基于由上述旋转变压器30所检测的马达20的磁极位置，由变频器10对所有的马达20发出同一指令。
[0054]也就是说，变频器10将对于一个马达20而获取的磁极位置视为所有的马达20的磁极位置，并通过统一地处理，使按预先规定的磁极位置对齐的所有的马达同步。
[0055]据此，既能够防止起动时的牵入，又能够使马达20统一地进行同步驱动。不过，对于马达20，相对于成本较低且结构坚固的感应电动机，优选为还进一步考虑了感应电动机的滑动动作的同步感应电动机(所谓的:ISM(Induction Synchronous Motor))。
[0056]接着，主要对变频器10的内部结构，使用图3进行说明。图3是表示实施方式涉及的多轴马达驱动装置I的结构示例的框图。
[0057]在此，图3仅表示了本实施方式说明时必要的结构要素，而省略了对一般结构要素的记载。此外，对于使用图1说明过的马达20及旋转变压器30，省略其详细说明。
[0058]如图3所示，实施方式涉及的多轴马达驱动装置I的变频器10具备控制部件11和存储部件12。控制部件11对变频器10的整体进行控制。存储部件12是非易失性存储器等存储装置，对位置信息12a进行存储。
[0059]此外，控制部件11包括位置获取部件11a、指令值决定部件lib、以及同一指令部件 11c。
[0060]位置获取部件Ila获取由旋转变压器30检测出的、设有旋转变压器30的特定的马达20的磁极位置。此外，位置获取部件Ila将获取的磁极位置作为位置信息12a存储至存储部件12
[0061]指令值决定部件Ilb基于存储在存储部件12中的位置信息12a，决定适用于所有的马达20的、不产生牵入的最佳指令值(例如:电压相位)。换言之，决定的指令值能够使因起动时的牵入而产生的马达20旋转角度为零，也就是说能够从检测位置直接开始运作。
[0062]在此，此时即使在位置信息12a中含有马达20和旋转变压器30的原点位置的偏差的情况下，指令值决定部件Ilb决定出的指令值也是加入上述偏差后的值。即，预先按规定磁极位置对齐的所有的马达20，被视为均具有同一偏差。[0063]并且，指令值决定部件Ilb将决定出的指令值向同一指令部件Ilc进行通知。同一指令部件Ilc使用从上述指令值决定部件Ilb接收到的指令值，对所有的马达20发出同一指令。据此，所有的马达20同步统一地开始运作。
[0064]不过，所有的马达20按规定磁极位置对齐的状态，只要是在由变频器10发出同一指令之前能够确保即可，而不限于是在旋转变压器30检测磁极位置的前或后。接着，对该点使用图4进行说明。
[0065]图4是表示实施方式涉及的多轴马达驱动装置I的处理序列的模式图。
[0066]沿袭到此为止的说明，如图4所示，在多轴马达驱动装置I中，首先将用虚线401圈出表示的所有的马达20的磁极位置对齐。
[0067]接着，旋转变压器30对设有上述旋转变压器30的特定马达20的磁极位置进行检测，并将其交送至变频器10 (参照图中箭头402)。
[0068]并且，变频器10基于接收到的旋转变压器30的检测位置决定指令值，并使用上述指令值向所有的马达20发出同一指令(参照图中箭头403)。
[0069]在此，作为上述的变形例，亦可首先由旋转变压器30进行位置检测。具体而言，首先由旋转变压器30对设有上述旋转变压器30的特定马达20的磁极位置进行检测，并将检测位置交送至变频器10 (参照图中箭头402)。
[0070]此时，变频器10可与上述同样地将获取的检测位置作为位置信息12a进行存储。或者，亦可基于旋转变压器30检测出的检测位置，将马达20与旋转变压器30的原点位置对齐。在将原点位置进行对齐后，变频器10将上述原点位置对齐后的检测位置作为位置信息12a存储即可。
[0071]并且，在上述情况下，接着将用虚线401表示的所有的马达20的磁极位置对齐。根据这种方法，也能够使所有的马达20的磁极位置与变频器10存储的位置信息12a相一致。
[0072]而且，如图中箭头403所示，变频器10与上述相同地决定指令值，并向所有的马达20发出同一指令即可。据此，所有的马达20既能够防止牵入，又能够统一地进行同步驱动。
[0073]如上所述，本实施方式的一种形态涉及的多轴马达驱动装置具备多个马达；位置检测器；以及一个变频器。多个马达具有从外部指示规定的磁极位置的指示部件。位置检测器设于上述马达中的一个马达上。一个变频器在使上述指示部件的上述磁极位置对齐的状态下，基于上述位置检测器的检测位置对所有的上述马达发出驱动上述马达的同一指令。
[0074]因此，根据本实施方式的一种形态涉及的多轴马达驱动装置，既能够防止起动时的牵入，又能够使多轴马达统一地进行同步驱动。
[0075]不过，虽然在上述实施方式中，对多轴马达驱动装置驱动纤维生成装置具有的多轴时的情况进行了说明，但是，并不以此限定具有多轴的机械的类别。例如，还可适用于自动纺织机。
[0076]此外，在上述实施方式中，以位置检测器是旋转变压器的情况为例进行了说明，但也不限定于此。
【权利要求】
1.一种多轴马达驱动装置，其特征在于具备: 多个马达，具有从外部指示规定的磁极位置的指示部件； 位置检测器，设置于所述马达中的一个马达上；以及 一个变频器，其中 所述变频器在使所述指示部件的所述磁极位置对齐的状态下，基于所述位置检测器的检测位置对所有的所述马达发出驱动所述马达的同一指令。
2.如权利要求1所述的多轴马达驱动装置，其特征在于: 所述变频器发出所述同一指令，以使由起动时的牵入所引起的所述马达的旋转角度为零。
3.如权利要求1所述的多轴马达驱动装置，其特征在于: 所述变频器在所有的所述马达的所述磁极位置基于所述指示部件对齐后，基于所述位置检测器的检测位置发出所述同一指令。
4.如权利要求1所述的多轴马达驱动装置，其特征在于: 所述变频器基于所述位置检测器的检测位置，在使设置有所述位置检测器的所述马达与该位置检测器的位置对齐后，对所述磁极位置基于设置有所述位置检测器的所述马达的所述指示部件对齐后的所有的所述马达发出所述同一指令。
5.如权利要求1所述的多轴马达驱动装置，其特征在于: 所述位置检测器是旋转变压器， 所述马达是同步感应电动机。
6.一种纤维生成装置，其特征在于: 具备权利要求1所述的多轴马达驱动装置。
7.如权利要求1所述的多轴马达驱动装置，其特征在于: 所述多轴马达驱动装置应用于纤维生成装置。
8.如权利要求7所述的多轴马达驱动装置，其特征在于: 所述多个马达分别驱动卷线轴或送线轴。
【文档编号】H02P6/04GK103684118SQ201310106062
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】福井耕平, 野中和浩, 陈喆, 寺园裕一 申请人:安川电机（中国）有限公司