CN106103008A - 机器人控制系统 - Google Patents

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Abstract

本系统具备：变换器(4)，将交流电流转换为直流电流；变流器(5)，将从变换器(4)供给的直流电力转换为交流电力；伺服控制装置(13)，控制伺服马达(8)的驱动；及电阻再生电路(10)，消耗再生能量。伺服控制装置(13)具有：多个马达控制部(14)，能够控制多个伺服马达(8)；及多个控制端口部(15)，与多个马达控制部(14)对应。多个马达控制部(14)中的至少一个构成为能够切换控制电源再生电路的电源再生控制功能部(16)、与伺服马达(8)的控制功能部(17)。本发明能够提供一种抑制开发成本高涨，且能够附加电源再生功能的机器人控制系统。

Description

机器人控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制具备伺服马达的机器人的机器人控制系统。
背景技术
之前，已知有一种系统，该系统为了在工作机械等中对驱动其可动部的旋转轴的伺服马达减速时所产生的再生能量进行处理，而兼具在再生电阻消耗再生能量的电阻再生功能、及将再生能量再生至交流电源侧的电源再生功能(专利文献1)。
另一方面，产业用机器人中，连接在臂等可动部的旋转轴的伺服马达减速时所产生的再生能量通常小于驱动工作机械等的可动部的旋转轴的伺服马达减速时所产生的再生能量。因此，预想伴随机器人的动作负荷率的上升而再生能量增加的情况下，相比于追加电源再生功能，一般更倾向于增强电阻再生功能。
然而，产业用机器人中，进行动作负荷率极高(频繁地反复启动/停止)的动作的情况下，因为伺服马达所产生的再生能量变得非常大，所以期望除了具备利用再生电阻消耗再生能量的电阻再生功能外，也具备将电力再生至电源的电源再生功能。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2011-101473号公报
专利文献2：日本专利特开2013-202762号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，在产业用机器人中，根据使用者要求的作业内容而追加、删除必要的功能时，需要针对每一位使用者变更驱动机器人主体的基本要件，而导致开发成本增加。
对产业用机器人追加电源再生功能的情况下也不例外，为对机器人控制系统附加电源再生功能，而必须设计电源再生专用的控制部并将其组入至机器人控制系统，从而存在开发成本高涨的问题。
本发明是鉴于所述现有技术的问题点而完成的，目的在于提供一种机器人控制系统，该机器人控制系统能够抑制开发成本的高涨，且能够附加电源再生功能。
[解决问题的技术手段]
为解决所述问题，本发明的机器人控制系统的特征在于具备：变换器，用于将来自交流电源的交流电流转换为直流电流；变流器，用于将从所述变换器供给的直流电力转换为交流电力；伺服控制装置，用于基于来自附设在伺服马达的马达传感器的信号，控制所述伺服马达的驱动；及电阻再生电路，用于消耗所述伺服马达所产生的再生能量；且所述伺服控制装置具有：多个马达控制部，用于使得多个所述伺服马达能够被控制；多个控制端口部，与所述多个马达控制部对应；所述多个马达控制部中的至少一个构成为，具有用于控制电源再生电路的电源再生控制功能部，并且能够切换所述电源再生控制功能部与所述伺服马达的控制功能部。
此外，优选的是，多个所述马达控制部全部具有所述电源再生控制功能部。
此外，优选的是，所述电源再生电路包含具有与所述伺服马达用的所述变流器共通的构成的变流器。
此外，优选的是还具备所述电源再生电路。
此外，优选的是，所述电源再生电路具有：电抗器，连接于所述交流电源；及初级电压传感器部，连接于将所述电抗器与所述交流电源连接的配线，而用于检测初级电压。
此外，优选的是，所述变流器具有：多个整流元件；及多个开关元件，与所述多个整流元件的每一个并联连接。
[发明的效果]
根据本发明，能够提供一种机器人控制系统，该机器人控制系统能够抑制开发成本的高涨，且能够附加电源再生功能。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的机器人控制系统的框图。
图2是表示现有的机器人控制系统的一例的框图。
具体实施方式
以下，参照图1，对本发明的一实施方式的机器人控制系统进行说明。
图1所示的机器人控制系统1中，将来自三相交流电源2的交流电流供给到具有多个(本例中为6个)二极管(整流元件)3的变换器4，在变换器4将交流电流转换为直流电流。利用变换器4产生的直流电流被供给到多个(本例中为N个)变流器(直流-交流切换装置)5(5A、5N)。
变流器5的设置数N是根据机器人的驱动轴及外部轴的数量而决定。例如，在6轴多关节机器人具有3个外部轴的情况下，变流器5的设置数N成为6+3＝9。
各变流器5包含多个(本例中为6个)二极管6、及与多个二极管6的每一个并联连接的多个(本例中为6个)开关元件7。各变流器5将从变换器4供给的直流电力转换为交流电力并供给至各伺服马达8(8A、8N)。在各伺服马达8附设有各马达传感器(编码器)9(9A、9N)。
在变换器4与变流器5之间设置有电阻再生电路10。电阻再生电路10是将再生电阻11与开关元件12串联连接而构成。
本实施方式的机器人控制系统1还具备用于控制伺服马达8的驱动的伺服控制装置(伺服板)13。伺服控制装置13具有：多个(本例中为N个)马达控制部14(14A、14N)，用于控制多个伺服马达8的每一个；及多个(本例中为N个)控制端口部15(15A、15N)，与多个马达控制部14对应。各马达控制部14基于来自附设在各伺服马达8的各马达传感器9的信号，控制各伺服马达8的驱动。
而且，多个马达控制部14的每一个构成为包含用于控制电源再生电路的电源再生控制功能部16(16A、16N)，并且能够切换电源再生控制功能部16与伺服马达的控制功能部17(17A、17N)。电源再生控制功能部16与伺服马达8的控制功能部17的切换也可通过变更设定而进行，还可利用自动检测而进行。
以下，对在本实施方式的机器人控制系统1中将N轴(外部轴)用的马达控制部14N使用于电源再生的例子进行说明。
首先，在不将N轴用的马达控制部14N用于电源再生，而是用于N轴的伺服马达8N的驱动控制的情况下，将N轴的伺服马达9N的连接器18N连接在N轴用的变流器5N的连接器19N，并且将N轴用的变流器5N连接在N轴用的控制端口部15N的PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)用端口20N。此外，将附设在N轴的伺服马达8N的马达传感器9N的连接器21N经由传感器通信用配线23N而连接在N轴用的控制端口部14N的传感器通信用端口22N。
与此相对，在不将N轴用的马达控制部14N用于N轴的伺服马达8N的驱动控制，而是用于电源再生的情况下，将电抗器24连接在三相交流电源2，并且在将电抗器24与三相交流电源2连接的配线25设置用于检测初级电压的初级电压传感器部(相位检测部)26。
然后，将初级电压传感器部26的连接器27连接在N轴用的控制端口部14N的传感器通信用端口22N。进而，将电抗器24的连接器28连接在N轴用的变流器5N的连接器19N。此处，N轴的伺服马达8N用的变流器5N具备与构成电源再生电路的变流器共通的构成，两者能够兼用。
另外，马达控制(编码器)用的通信格式(协议)与电源再生(初级电压传感器部)用的通信格式(协议)共通化。
这样将N轴用的马达控制部14N用于电源再生时，通过设定的变更或自动检测而从N轴的伺服马达8N的控制功能部17N切换到电源再生功能部16N。
所述实施方式的机器人控制系统1中，设置在电阻再生电路10与变流器5之间的PN平流电容器29的电平低于特定值的情况下，使包含N轴用的变流器5N、电抗器24及初级电压传感器部26的电源再生电路发挥电源再生功能，当PN平流电容器29的电平成为特定值以上时，在电阻再生电路10消耗再生能量。
如上所述，根据本实施方式的机器人控制系统1，能够对控制伺服马达8的驱动的伺服控制装置13标准性地安装电源再生控制功能部16，挪用预先对伺服控制装置13准备的多个控制端口15中的一个，通过设定的切换或自动判别功能，对将该端口用于马达控制端口或者用于电源再生端口进行切换，而适当进行选择，所以即便在根据使用者的要求附加电源再生功能的情况下，也不必重新设置电源再生控制用的控制部。由此，能够抑制因为电源再生功能的追加而导致的开发成本高涨。
此外，因为能够挪用机器人控制用的变流器5而提供电源再生功能，所以不必另外新开发电源再生用的变流器，从而能够进一步抑制伴随电源再生功能的追加而产生的开发成本高涨。
另外，在所述例中，对将N轴用的马达控制部14N用于电源再生的情况进行了说明，但用于电源再生的马达控制部14N并不限定于N轴用。例如，也能够将第1轴用的马达控制部14A用于电源再生，在此情况下，第1轴用的控制端口15A的PWM用端口20A及传感器通信用端口22A被用于电源再生。
图2表示在现有的机器人控制系统中强化再生功能的情况的构成。
如图2所示，现有的机器人控制系统100中，其伺服控制装置101的马达控制部102不具备电源再生控制功能。因此，为应对再生能量的增大，而对电阻再生电路10追加了再生电阻103。也就是说，对标准装备的再生电阻11并联设置了追加的再生电阻103。
所述现有的方法不仅难以应付再生能量的大幅增大，再生能量的消耗量也增加，而就能量的有效利用的观点来说也存在问题。
与此相对，根据本实施方式的机器人控制系统1，如上所述，能够容易地附加电源再生功能，所以不需要因为再生电阻的追加而要求的相应措施，从而能够谋求能量的有效利用。
[符号说明]
1 机器人控制系统
2 三相交流电源
3、6 二极管(整流元件)
4 变换器
5、5A、5N 变流器
7、12 开关元件
8、8A、8N 伺服马达
9、9A、9N 马达传感器(编码器)
10 电阻再生电路
11 再生电阻
13 伺服控制装置
14、14A、14N 马达控制部
15、15A、15N 控制端口部
16、16A、16N 电源再生控制功能部
17、17A、17N 伺服马达的控制功能部
18N 伺服马达的连接器
19N 变流器的连接器
20A、20N PWM用端口
21N 马达传感器的连接器
22A、22N 传感器通信用端口
23N 传感器通信用配线
24 电抗器
25 连接电抗器与三相交流电源的配线
26 初级电压传感器部(相位检测部)
27 初级电压传感器部的连接器
28 电抗器的连接器
29 平流电容器

Claims (6)

1.一种机器人控制系统，具备：
变换器，用于将来自交流电源的交流电流转换为直流电流；
变流器，用于将从所述变换器供给的直流电力转换为交流电力；
伺服控制装置，用于基于来自附设在伺服马达的马达传感器的信号，控制所述伺服马达的驱动；及
电阻再生电路，用于消耗所述伺服马达所产生的再生能量；
所述伺服控制装置具有：多个马达控制部，用于使得多个所述伺服马达能够被控制；及多个控制端口部，与所述多个马达控制部对应；且
所述多个马达控制部中的至少一个构成为，具有用于控制电源再生电路的电源再生控制功能部，且能够切换所述电源再生控制功能部与所述伺服马达的控制功能部。
2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中多个所述马达控制部全部具有所述电源再生控制功能部。
3.根据权利要求1或2所述的机器人控制系统，其中所述电源再生电路包含具有与所述伺服马达用的所述变流器共通的构成的变流器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人控制系统，还具备所述电源再生电路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人控制系统，其中所述电源再生电路包含：电抗器，连接于所述交流电源；及初级电压传感器部，连接于将所述电抗器与所述交流电源连接的配线，而用于检测初级电压。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人控制系统，其中所述变流器具有：多个整流元件；及多个开关元件，与所述多个整流元件的每一个并联连接。
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