CN100344056C - 电动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种安全地控制减速停止动作时的电动马达的控制装置。控制装置包括：控制马达的驱动的控制部、监视马达的动作的监视部和当控制部使马达减速停止时判断被监视部监视的马达的速度正常还是异常的判断部，当判断部判断为马达的速度异常时，经由断路器强制断开向马达的动力。

Description

电动机的控制装置
技术领域
本法明涉及一种电动机的控制装置。
背景技术
以往认为，在电动机即马达的控制装置中，当机器发生异常时通过控制部强制断开向马达的电力，使马达停止的方法安全。这是因为不断开向马达的电力，例如通过减速控制使之停止而仍对马达提供电力，不能够安全地排除失控的危险性。
但是，上述的强制断开电力的方法对电力系统的失控是安全的，然而断开电力后马达仍惰性地工作，因此有停止时间长、从而机器的可动部的停止距离也变长的缺点。
发明内容
因此本发明解决上述的问题，提供在马达的减速停止动作时安全地控制马达的控制装置。
为了达到上述目的，本发明提供一种电动机的控制装置，包括：控制电动机的减速以及停止动作的控制部、监视所述电动机的动作的监视部和在所述控制部控制所述电动机直到使之减速并停止的期间，判断由所述监视部监视的所述电动机的速度正常还是异常的判断部，当所述判断部判断为所述速度异常时，经由断路器强制断开向所述电动机的电力。
所述监视部以规定的时间间隔监视减速中的所述电动机的速度，当以规定的周期被监视的所述速度并不继续减少时，所述判断部能够判断为该速度异常。
或者，所述监视部监视从所述电动机减速开始经过规定时间后的所述电动机的速度，当被监视的所述速度为预先设定的阈值以上时，所述判断部判断为该速度异常。
或所述监视部以规定的时间间隔监视减速中的所述电动机的速度，所述判断部比较被监视的所述电动机的速度和以规定的周期计算并赋予所述电动机的减速指令速度，可以根据该比较结果判断所述电动机的所述速度有无异常。
电动机的控制装置能够具有多个所述监视部以及分别与该监视部关联的多个所述监视部。此时，当判断为所述电动机的速度异常时，该多个监视部中至少有一个经由所述断路器强制断开向所述电动机的电力。
理想的是所述监视部或所述判断部根据紧急停止信号工作。
附图说明
通过参照附图说明以下合适的实施方式来阐明本发明的上述或其它目的、特征以及优点。
图1是表示本发明的控制装置的合适的结构的图；
图2是表示本发明的控制装置的另一种合适的结构的图；
图3是表示本发明的控制装置的马达的控制方法的流程图；
图4是通过将由本发明的控制装置或控制方法减速停止控制的马达的速度和时间之间的关系(实线)与现有的(虚线)进行比较来表示的坐标图，表示马达速度正常的情况的坐标图；
图5是与图4有关，对马达速度异常的情况，将本发明(实线)与现有的(虚线)进行比较来表示的坐标图；
图6是与图3有关，表示判断马达速度有无异常的步骤的第1具体例的流程图；
图7是与图3有关，表示判断马达速度有无异常的步骤的第2具体例的流程图；
图8是与图3有关，表示判断马达速度有无异常的步骤的第3具体例的流程图；
图9是表示本发明的控制装置的结构的应用例的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明。
图1表示本发明的控制装置的合适的结构。控制装置10例如是CNC装置，包括：控制电动机即马达12的减速以及停止动作的控制部14、测定并监视马达12的速度的监视部16、在直到控制部14使马达12减速并停止的期间判断由监视部16监视的马达12的马达速度是正常还是异常的判断部18。除了马达速度以外，监视部16还可以监视表示马达的转矩或电流值等马达12的动作状态的其它参数。当判断部18判断为马达12的速度异常时，对强制断开向马达12的电力的电力断路器20发送电力断开命令。另外，如图1所示，基于控制部14的马达12的驱动控制以及基于断路器20的向马达12的电力的强制断开可以经由伺服放大器22来进行。
图2是表示本发明的控制装置的其它合适的结构。与图1的结构例不同的点是基于断路器20的马达12的电力断开不是经由伺服放大器进行。
图3是表示基于控制装置10的马达12的控制方法的流程图。首先，在步骤102，判断马达12是否正处于减速动作中。如果不是减速动作中，则马达12进行普通动作(步骤104)，结束处理。当是减速动作中时进入步骤106，根据监视部16正在监视的马达速度，判断部18判断该马达速度即减速动作正常还是异常。当判断为减速动作正常时进入步骤108，继续进行基于控制部14的减速动作控制，结束处理。另一方面，在步骤106，当判断为马达速度异常时，看作在减速动作中发生某些异常，进入步骤110，中止减速动作控制，并且进入步骤112，通过断路器20强制断开向马达12的电力，结束处理。以预先设定的时间间隔反复执行以上的一系列处理。
其次，对本发明的减速停止时间和停止距离缩短的理由进行说明。图4和图5是通过将由本发明的控制装置或控制方法做减速动作的马达的速度和时间之间的关系与现有的进行比较来表示的图，图4表示判断为马达速度正常的情况(即图3中的步骤106→108)，图5表示判断为马达速度异常的情况(即图3中的步骤106→110→112)。
首先如图4的实线所示，当减速动作正常时，速度为v1的等速动作中的马达从某一时刻t1，以由控制部20控制的减速度减速，在时刻t2停止。因此从开始减速到停止为止的移动距离相当于被x轴、x＝t1的线以及实线图包围的三角形的面积S1。另一方面，如虚线所示，当强制断开马达的电力时，强制断开之后马达速度急剧减少，但随着时间的经过减少变缓慢。从此时的电力断开到马达停止为止的移动距离相当于被x轴、x＝t1的线以及虚线(即曲线)图包围的图形的面积S2。如图所示，可以通过将基于控制部20的减速度设定为适当的值，使S1比S2小。从而通过使用本发明的控制装置，能够缩短马达的停止时间以及被马达驱动的机器可动部的停止距离。
其次，如图5的实线所示，当在减速动作中的某一时刻t3发生某些异常时，因为在时刻t3还没有断开向马达的电力，因此如实线图所示，出现马达的速度瞬间增大的情况。但是，如对图3的步骤112说明，判断部18确认马达速度发生异常就使断路器20工作，因此从断路器20工作的时刻t4开始马达速度减少。断路器20工作后的马达速度变化曲线与现有的(虚线)时刻t1以后的大致相等。因此在这种情况下如该图所示，也能够使S1比S2小，即能够缩短从减速开始到停止为止的停止时间以及停止距离。
作为判断减速动作中的马达速度有无异常的步骤106，具体地研究出几个合适的方法。作为第1例，如图6所示，在步骤1061，当本次处理中的马达速度比由监视部16监视的上一次处理中的马达速度大时，判断部18判断为马达速度异常，处理进入步骤110。反之，如果本次处理中的马达速度在上一次处理中的马达速度以下，则判断部18判断为马达速度正常，处理进入步骤108。即在图6的具体例中，将每经过预先设定的时间间隔，马达速度始终减少或不变的状态判断为正常。其以外的步骤与图3一样。
作为第2例，如图7所示，首先在步骤1062，判断部18判断是否已经过规定时间，如果还没有经过规定时间，则进入步骤1063，累积时间，结束处理。如果经过规定时间，则进入步骤1064，判断马达速度是否为预先设定的阈值以下。如果马达速度为其阈值以下，则判断部18判断为马达速度正常，处理进入步骤108。反之，当马达速度比规定值大时，判断部18判断为马达速度异常，处理进入步骤110。即在图7的具体例中，将经过预先设定的时间后马达速度向规定值以下减少的状态判断为正常。另外，在步骤102和步骤104之间追加清除在步骤1063累积的时间的步骤103。其以外的步骤与图3一样。
在第3例，监视部16以规定的时间间隔监视减速中的马达速度，判断部18比较被监视的马达的速度和以规定的周期计算的、并赋予马达的减速指令速度，根据其比较结果判断马达速度有无异常。即，如图8所示，在步骤1065，判断部18比较由监视部16监视的实际马达速度和赋予马达的减速指令速度，当被监视的马达速度和减速指令速度之间的差超过预先设定的范围时，判断为异常。当异常时处理进入步骤110，反之，如果是正常，则处理进入步骤108。通过以适当的周期反复执行一系列的处理，比较以规定的时间间隔被监视的马达速度和减速指令速度，其以外的步骤与图3一样。
图9是表示本发明的控制装置的结构的应用例的图。如图9所示的控制装置与图3的控制装置不同点是控制装置10具有多个(图示例中是3个)监视部16a～16c以及与各监视部关联的多个判断部18a～18c，如果判断部18a～18c中的任意一个判断为马达速度异常就使断路器20工作。根据这样的结构，即使由于一个监视部或判断部的故障等不能判断异常，也可以通过其它判断部判断异常，能够更迅速并可靠地判断马达速度即减速动作的异常。
另外，本发明的主要的目的是提供：当马达的减速停止动作发生某些异常时，能够比强制断开马达的电力的情况还缩短马达的停止时间以及可动部的停止距离的更安全的控制装置。因此在本发明的控制装置，理想的是使监视部以及判断部仅在紧急停止时可工作。例如，监视部以及判断部被构成为根据在机器操作者按紧急停止按钮时或其它传感器检测到机器的某些异常等时发出的紧急停止信号来工作。
根据本发明的电动机的控制装置，在马达的减速停止动作时，在减速动作正常的情况下能够减速控制马达，在减速动作中发生异常的情况下能够迅速强制断开向马达的电力。这样，可以实现排除失控时的危险性，并且缩短停止时间以及停止距离。
为了便于说明本发明参照选定的特定实施方式进行了说明，但对于同行业者来说，显然可以不脱离本发明的基本概念以及范围进行多种变更。

Claims (5)

1.一种电动机的控制装置，包括：
控制电动机(12)的减速以及停止动作的控制部(14)；
监视所述电动机(12)的动作的监视部(16)，该监视部(16)根据紧急停止信号工作；和
在所述控制部(14)控制所述电动机(12)直到使之减速并停止的期间，判断由所述监视部(16)监视的所述电动机(12)的速度正常还是异常的判断部(18)，该判断部(18)根据紧急停止信号工作，
当所述判断部(18)判断为所述速度异常时，经由断路器(20)强制断开向所述电动机(12)的电力。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述监视部(16)以规定的时间间隔监视减速中的所述电动机(12)的速度，当以规定的周期被监视的所述速度并不继续减小时，所述判断部(18)判断为该速度异常。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述监视部(16)监视从所述电动机(12)减速开始经过规定时间后的所述电动机的速度，当被监视的所述速度大于等于预先设定的阈值时，所述判断部(18)判断为该速度异常。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述监视部(16)以规定的时间间隔监视减速中的所述电动机(12)的速度，所述判断部(18)比较被监视的所述电动机(12)的速度和以规定的周期计算的赋予所述电动机(12)的减速指令速度，根据该比较结果判断所述电动机(12)的所述速度有无异常。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
具有多个所述监视部(16a～16c)以及分别与该监视部(16a～16c)关联的多个所述判断部(18a～18c)，当判断为所述电动机(12)的速度异常时，该多个判断部(18a～18c)中至少有一个经由所述断路器(20)强制断开向所述电动机(12)的电力。
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