CN106444853B - 伺服电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的伺服电动机控制装置的特征在于，在对利用伺服电动机驱动一个或分别驱动多个可动部的机械进行控制的控制装置中，在电磁制动器正在工作的状态下，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，并且将所得到的实际位置与电磁制动器进行工作的时间点的实际位置进行比较，在所得到的实际位置偏离规定值以上的情况下，进行用于保持位置的电动机转矩的输出、再生制动器的工作、或者在再现动作中即使停止固定时间以上也不使电磁制动器工作而使用于保持位置的控制继续的控制方法中的任一个方法。

Description

伺服电动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种伺服电动机控制装置，特别涉及一种防止在对利用伺服电动机驱动一个或分别驱动多个可动部的机械进行控制的控制装置中由于制动器的异常而无法保持机械的位置的伺服电动机控制装置。
背景技术
在伺服电动机控制装置中，提出了如下一种方法：在使制动器工作的状态下向电动机提供动作指令，当根据电动机的动作量和预先决定的阈值而检测出制动器的制动性能的下降时，通过向电动机提供动力来维持臂的姿势(例如日本特开2005-254410号公报)。
然而，在该以往技术中，执行制动器的制动性能的下降的检测，仅在检测出制动器的制动性能的下降时，通过向电动机提供动力来进行臂姿势的维持。因此，没有办法针对由于制动器的突发故障等而制动器完全被释放的状态防止发生无法保持机械的位置的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止由于制动器的异常而无法保持机械的位置的伺服电动机控制装置。
本发明的一个实施例所涉及的伺服电动机控制装置的特征在于，在对利用伺服电动机驱动一个或分别驱动多个可动部的机械进行控制的伺服电动机控制装置中，在向伺服放大器的电力被切断、电磁制动器正在工作的状态下，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，在所得到的实际位置相对于电磁制动器进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，将伺服供电电路上的电磁接触器闭合来向伺服放大器供给电力，输出用于保持位置的电动机转矩指令。
本发明的另一实施例所涉及的伺服电动机控制装置的特征在于，在对利用伺服电动机驱动一个或分别驱动多个可动部的机械进行控制的伺服电动机控制装置中，在向伺服放大器的电力被切断、电磁制动器正在工作的状态下，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，在所得到的实际位置相对于电磁制动器进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，将伺服供电电路上的电磁接触器断开来切断向伺服放大器的电力，输出再生制动器工作指令。
本发明的其它实施例所涉及的伺服电动机控制装置的特征在于，在对利用伺服电动机驱动一个或分别驱动多个可动部的机械进行控制的伺服电动机控制装置中，在电磁制动器正在工作的状态下，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，在所得到的实际位置相对于电磁制动器进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，在伺服电动机在固定时间内没有进行动作时，使电磁制动器工作，并使停止电动机转矩输出的控制单元无效化。
并且，在上述的实施例所涉及的伺服电动机控制装置中，在判定从位置检测器反馈的当前的实际位置相对于电磁制动器工作时的实际位置是否偏离时使用的规定值比通常动作时的伺服电动机的指令位置与从位置检测器反馈的实际位置之间的位置异常判定阈值小。
附图说明
通过与附图相关联的以下的实施方式的说明，本发明的目的、特征及优点会变得更明确。在该附图中，
图1是本发明的实施例1所涉及的伺服电动机控制装置和伺服电动机的控制系统的主要部分框图，
图2是与本发明的实施例1所涉及的电磁制动器的异常检测及之后的流程有关的流程图，
图3是与本发明的实施例2所涉及的电磁制动器的异常检测及之后的流程有关的流程图，
图4是本发明的实施例3所涉及的伺服电动机控制装置和伺服电动机的控制系统的主要部分框图，以及
图5是与本发明的实施例3所涉及的电磁制动器的异常检测及之后的流程有关的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明所涉及的伺服电动机控制装置。
[实施例1]
图1示出本发明的实施例1所涉及的伺服电动机控制装置和伺服电动机的控制系统的框图。本发明的实施例1所涉及的伺服电动机控制装置100具备：一个以上的伺服电动机11，其对未图示的机床或机器人的可动部进行驱动；电磁制动器12，其用于对机械的位置进行保持；位置检测器13，其对实际位置信号进行反馈；伺服放大器20，其对伺服电动机11进行驱动；伺服供电电路30，其向该伺服放大器20供给电力；以及中央处理装置40，其进行伺服电动机11的指示和监视。
伺服电动机11具备：作为位置检测器13的编码器，其检测伺服电动机11的实际位置并将检测出的实际位置反馈到中央处理装置40；以及电磁制动器12，其用于对停止时的位置进行保持。
伺服放大器20具备：主电路21，其由未图示的逆变器电路、作为充放电部的电容器等构成；以及电动机控制电路22，其基于来自中央处理装置40的动作指令来对伺服电动机11进行控制。
伺服放大器20利用主电路21内的未图示的逆变器电路将从伺服供电电路30提供的电源50的直流电压变换为交流电压来向伺服电动机11进行电力供给。
另一方面，在使再生制动器工作的情况下，从伺服电动机11向伺服放大器20再生能量，将能量充入到主电路21内的未图示的电容器、经由主电路21内的未图示的电阻器以热的方式消耗，由此得到对伺服电动机11进行制动的转矩。
伺服供电电路30具备进行对于伺服放大器20的电力供给和切断的切换的电磁接触器31，通过来自中央处理装置40的闭合和断开指令来使电磁接触器31闭合和断开。
中央处理装置40具备电动机控制部41、制动器控制部42、实际位置监视部43以及供电电路控制部44。电动机控制部41输出伺服电动机11的控制指令。制动器控制部42输出电磁制动器12的制动器工作指令。实际位置监视部43基于从位置检测器13反馈的实际位置数据来周期性地监视实际位置，进行偏离判定。供电电路控制部44对伺服供电电路30的电磁接触器31的闭合和断开进行控制来控制向伺服放大器20的电力供给。
电动机控制部41所生成的控制指令包括用于保持位置的电动机转矩指令和再生制动器工作指令中的至少一方。
实际位置监视部43基于制动器控制部42所生成的制动器工作指令以及从位置检测器13反馈的实际位置信号，参照伺服电动机11的实际位置进行电磁制动器12的异常判定。具体地说，在电磁制动器正在工作的期间，周期性地监视实际位置，并将所监视的实际位置与电磁制动器进行工作的时间点的实际位置进行比较。在将两者进行比较而检测出规定值以上的偏离的情况下，判断为异常。
接着，基于图2来说明本发明的实施例1所涉及的伺服电动机控制装置的电磁制动器的异常检测及之后的流程。
在向伺服放大器20的电力被切断、用于保持位置的电磁制动器12正在工作的状态下，在步骤S10中，实际位置监视部43周期性地监视从位置检测器13得到的实际位置，并将所得到的实际位置与在电磁制动器12工作时存储的实际位置进行比较。
在将两者进行比较而检测出规定值以上的偏离的情况下，在步骤S11中，供电电路控制部44输出将电磁接触器31的触点闭合的指令信号，向伺服放大器20供给电力。电动机控制部41输出用于对伺服电动机11的位置进行保持的电动机转矩指令。此时，也可以输出表示异常的信号，对使用者通知异常。
根据本发明的实施例1所涉及的伺服电动机控制装置，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，在所得到的实际位置相对于电磁制动器工作时的实际位置偏离规定值以上的情况下，向伺服放大器供给电力，输出用于保持位置的电动机转矩。由此，即使在由于电磁制动器的故障而电磁制动器完全被释放的状态下也能够对机械的位置进行保持。
[实施例2]
接着，说明本发明的实施例2所涉及的伺服电动机控制装置。本发明的实施例2所涉及的伺服电动机控制装置与实施例1所涉及的伺服电动机控制装置的不同之处在于，在向伺服放大器20供给电力、用于保持位置的电磁制动器12正在工作的状态下，在位置检测器13所监视的实际位置相对于电磁制动器12进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，使电磁接触器31断开来切断向伺服放大器20的电力，输出再生制动器工作指令。本发明的实施例2所涉及的伺服电动机控制装置的其它结构与图1所示的本发明的实施例1所涉及的伺服电动机控制装置中的结构相同，因此省略详细的说明。
接着，基于图3，说明本发明的实施例2所涉及的伺服电动机控制装置的电磁制动器的异常检测及之后的流程。
在向伺服放大器20供给电力、电磁制动器12正在工作的状态下，在步骤S20中，实际位置监视部43周期性地监视从位置检测器13得到的实际位置，并将所得到的实际位置与在电磁制动器12工作时存储的实际位置进行比较。
在将两者进行比较而检测出规定值以上的偏离的情况下，在步骤S21中，供电电路控制部44输出使电磁接触器31的触点断开的指令信号，来切断向伺服放大器20的电力。电动机控制部41输出再生制动器工作指令。此时，也可以输出表示异常的信号，对使用者通知异常。
根据本发明的实施例2所涉及的伺服电动机控制装置，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，在所得到的实际位置相对于电磁制动器工作时的实际位置偏离规定值以上的情况下，切断向伺服放大器的电力，使再生制动器工作。由此，即使在由于电磁制动器的故障而电磁制动器完全被释放的状态下也能够对机械的位置进行保持。
[实施例3]
图4示出本发明的实施例3所涉及的伺服电动机控制装置和伺服电动机的控制系统的框图。本发明的实施例3所涉及的伺服电动机控制装置101具备：一个以上的伺服电动机11，其对未图示的机床或机器人的可动部进行驱动；电磁制动器12，其用于对机械的位置进行保持；位置检测器13，其对实际位置信号进行反馈；伺服放大器20，其对伺服电动机11进行驱动；以及中央处理装置40，其进行伺服电动机11的指示和监视。
伺服电动机11具备：作为位置检测器13的编码器，其检测伺服电动机11的实际位置并将检测出的实际位置反馈到中央处理装置40；以及电磁制动器12，其用于对停止时的位置进行保持。
伺服放大器20具备：主电路21，其由未图示的逆变器电路、作为充放电部的电容器等构成；以及电动机控制电路22，其基于来自中央处理装置40的动作指令来对伺服电动机11进行控制。
伺服放大器20利用主电路21内的未图示的逆变器电路将从电源50提供的直流电压变换为交流电压来向伺服电动机11进行电力供给。
另一方面，在使再生制动器工作的情况下，从伺服电动机11向伺服放大器20再生能量，将能量充入到主电路21内的未图示的电容器、经由主电路21内的未图示的电阻器以热的方式消耗，由此得到对伺服电动机11进行制动的转矩。
中央处理装置40具备电动机控制部41、制动器控制部42、实际位置监视部43以及电动机停止监视部45。电动机控制部41生成伺服电动机11的指令位置，输出控制指令。制动器控制部42输出电磁制动器12的制动器工作指令。实际位置监视部43基于从位置检测器13反馈的实际位置数据来周期性地监视实际位置，进行偏离判定。电动机停止监视部45周期性地监视电动机控制部41所生成的伺服电动机11的指令位置，进行伺服电动机11的停止判定，在判定为已停止的情况下，指示制动器控制部42输出制动器工作指令，指示电动机控制部41停止输出用于保持位置的电动机转矩指令。电动机控制部41所生成的控制指令包括用于保持位置的电动机转矩指令以及再生制动器工作指令中的至少一方。
实际位置监视部43基于制动器控制部42所生成的制动器工作指令以及从位置检测器13反馈的实际位置信号，参照伺服电动机11的实际位置进行电磁制动器12的异常判定。具体地说，在电磁制动器正在工作的期间，周期性地监视实际位置，并将所监视的实际位置与电磁制动器进行工作的时间点的实际位置进行比较。在将两者进行比较而检测出规定值以上的偏离的情况下，判断为异常。
电动机停止监视部45参照制动器控制部42所生成的制动器工作指令以及电动机控制部41所生成的伺服电动机11的指令位置，来判定伺服电动机11是否已停止。具体地说，在电磁制动器12没有进行工作的期间，周期性地监视指令位置。在固定时间内指令位置没有发生变化的情况下，判定为伺服电动机11已停止。
接着，基于图5，说明本发明的实施例3所涉及的伺服电动机控制装置的电磁制动器的异常检测及之后的流程。
在电磁制动器12正在工作的状态下，在步骤S30中，实际位置监视部43周期性地监视从位置检测器13得到的实际位置，并将所得到的实际位置与在电磁制动器12工作时存储的实际位置进行比较。
在将两者进行比较而检测出规定值以上的偏离的情况下，在步骤S31中，使电动机停止监视部45的功能无效。此时，也可以输出表示异常的信号，对使用者通知异常。
在以上说明的实施例中，优选的是，规定值比通常动作时的伺服电动机11的指令位置与从位置检测器13反馈的实际位置之间的位置异常判定阈值小。
根据本发明的实施例3所涉及的伺服电动机控制装置，周期性地监视从位置检测器得到的实际位置，在所得到的实际位置相对于电磁制动器工作时的实际位置偏离规定值以上的情况下，即使伺服电动机在固定时间内没有进行动作，也不使电磁制动器工作，而继续进行电动机转矩输出。由此，能够在检测出一次电磁制动器的异常的情况下事先防止以后的不期望的电磁制动器的工作和电动机转矩输出的停止。
并且，在本发明的实施例所涉及的伺服电动机控制装置中，通过使用于判定伺服电动机是否已动作的阈值比通常动作时的位置异常判定阈值小，能够迅速地检测机械的位置的变化。

Claims (4)

1.一种伺服电动机控制装置，其特征在于，具备：一个以上的伺服电动机，其对机械的可动部进行驱动；电磁制动器，其用于对机械的位置进行保持；位置检测器，其对实际位置信号进行反馈；伺服放大器，其对所述伺服电动机进行驱动；伺服供电电路，其向该伺服放大器供给电力；以及中央处理装置，其进行所述伺服电动机的指示和监视，
其中，所述伺服供电电路具有对向所述伺服放大器的电力供给进行开关的电磁接触器，
所述中央处理装置具备：电动机控制部，其生成所述伺服电动机的指令位置，输出用于对基于所生成的指令位置的位置进行保持的电动机转矩指令和再生制动器工作指令中的至少一方；实际位置监视部，其周期性地监视从所述位置检测器反馈的实际位置；以及供电电路控制部，其控制向所述伺服放大器的电力供给，
在向所述伺服放大器的电力被切断、用于保持位置的所述电磁制动器正在工作的状态下，在所述实际位置监视部所监视的实际位置相对于所述电磁制动器进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，将所述电磁接触器闭合来向所述伺服放大器供给电力，输出用于保持位置的所述电动机转矩指令，
所述规定值比通常动作时的所述伺服电动机的指令位置与从所述位置检测器反馈的实际位置之间的位置异常判定阈值小。
2.一种伺服电动机控制装置，其特征在于，具备：一个以上的伺服电动机，其对机械的可动部进行驱动；电磁制动器，其用于对机械的位置进行保持；位置检测器，其对实际位置信号进行反馈；伺服放大器，其对所述伺服电动机进行驱动；伺服供电电路，其向该伺服放大器供给电力；以及中央处理装置，其进行所述伺服电动机的指示和监视，
其中，所述伺服供电电路具有对向所述伺服放大器的电力供给进行开关的电磁接触器，
所述中央处理装置具备：电动机控制部，其生成所述伺服电动机的指令位置，输出用于对基于所生成的指令位置的位置进行保持的电动机转矩指令和再生制动器工作指令中的至少一方；实际位置监视部，其周期性地监视从所述位置检测器反馈的实际位置；以及供电电路控制部，其控制向所述伺服放大器的电力供给，
在向所述伺服放大器的电力被切断、用于保持位置的所述电磁制动器正在工作的状态下，在所述实际位置监视部所监视的实际位置相对于所述电磁制动器进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，将所述电磁接触器断开来切断向所述伺服放大器的电力，输出所述再生制动器工作指令。
3.一种伺服电动机控制装置，其特征在于，具备：一个以上的伺服电动机，其对机械的可动部进行驱动；电磁制动器，其用于对机械的位置进行保持；位置检测器，其对实际位置信号进行反馈；伺服放大器，其对所述伺服电动机进行驱动；以及中央处理装置，其进行所述伺服电动机的指示和监视，
其中，所述中央处理装置具有：电动机控制部，其生成所述伺服电动机的指令位置，输出用于对基于所生成的指令位置的位置进行保持的电动机转矩指令和再生制动器工作指令中的至少一方；制动器控制部，其输出所述电磁制动器的制动器工作指令；实际位置监视部，其周期性地监视从所述位置检测器反馈的实际位置；以及电动机停止监视部，其周期性地监视所述电动机控制部所生成的所述伺服电动机的指令位置，在所述指令位置在固定时间内没有发生变化时，指示所述制动器控制部输出所述制动器工作指令，指示所述电动机控制部停止输出用于保持位置的所述电动机转矩指令，
在用于保持位置的所述电磁制动器正在工作的状态下，在所述实际位置监视部所监视的实际位置相对于所述电磁制动器进行工作的时间点的实际位置偏离规定值以上的情况下，使所述电动机停止监视部的功能无效化。
4.根据权利要求2或3所述的伺服电动机控制装置，其特征在于，
所述规定值比通常动作时的所述伺服电动机的指令位置与从所述位置检测器反馈的实际位置之间的位置异常判定阈值小。
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