CN108702110A - 多轴电动机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本多轴电动机控制系统是对具有多个轴的多轴机械中的电动机进行控制的系统,具备多个电动机控制装置以及控制器。控制器与多个电动机控制装置网络连接,向它们发送指令信号。电动机控制装置具备通信控制部、旋转控制部以及驱动部,对多个轴的电动机分别进行驱动。通信控制部对包含指令信号的信号进行发送接收,且判断是否正常地接收到指令信号。旋转控制部生成使电动机进行动作的转矩指令。驱动部基于转矩指令来生成对电动机进行通电驱动的驱动电压。而且,在一个以上的电动机控制装置检测到接收异常的情况下,至少一个电动机控制装置输出作为制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。

Description

多轴电动机控制系统
技术领域
本发明涉及一种对多个轴的多轴机械进行控制的电动机控制系统。
背景技术
以往,在对例如龙门(gantry)构造的多个轴的多轴机械进行控制的电动机控制系统中,提出了一种为了安全等而使电动机紧急停止的方法(例如,参照专利文献1)。
在这种以往的多轴电动机控制系统中,如以下那样进行紧急停止。即,在该以往的系统中,控制器经由通信线对多个轴的电动机控制装置进行控制。而且,在任一轴发生了异常的情况下,在异常发生轴的电动机控制装置中,对电动机的位置偏差信息进行初始化,并且将异常发生信息和电动机驱动位置信息通知给未发生异常的正常轴。同时,在正常轴的电动机控制装置中,基于被通知的异常发生轴的异常发生信息和电动机驱动位置信息,进行控制使正常轴追随异常发生轴。也就是说,在该以往的系统中,如以下那样进行驱动控制:基于异常发生轴的位置信息来使正常轴进行追随以使正常轴与异常发生轴之间的轴间误差减小,并最终使两轴在相同位置静止。即,该以往的系统通过像这样进行控制,采用使多个轴同步地紧急停止这样的方法。
专利文献1:日本特开2011-257909号公报
发明内容
本发明的多轴电动机控制系统是在具有多个轴的多轴机械中对多个轴的电动机进行控制的多轴电动机控制系统。本多轴电动机控制系统具备控制器和多个电动机控制装置。控制器与多个电动机控制装置进行网络连接,发送对多个电动机控制装置进行控制的指令信号。多个电动机控制装置分别具备通信控制部、旋转控制部以及驱动部,分别对多个轴的电动机进行驱动。通信控制部接收指令信号,并发送所接收到的指令信号,且判断是否正常地接收到指令信号。旋转控制部生成用于使电动机进行动作的转矩指令。驱动部基于转矩指令来生成用于对电动机进行通电驱动的驱动电压。而且,本多轴电动机控制系统构成为:在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,至少一个电动机控制装置输出作为制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。
根据该结构,即使在存在无法从控制器经由网络通信接收指令信号的电动机控制装置的通信异常时,也在至少一个电动机控制装置中在保持电动机通电的状态下提供制动转矩。因此,在本多轴电动机控制系统中,能够以比以往短的制动距离来使电动机停止。
附图说明
图1是表示作为多轴电动机控制系统的基本结构的一例的环形的网络结构的框图。
图2是表示作为多轴电动机控制系统的基本结构的其它一例的线形的网络结构的框图。
图3是表示多轴电动机控制系统的线形的网络结构的另一例的框图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的环形的多轴电动机控制系统的结构的框图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的详细的结构例的框图。
图6A是表示在本发明的实施方式1所涉及的环形的多轴电动机控制系统中控制器与第一轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图6B是表示在该多轴电动机控制系统中第一轴的电动机控制装置与第二轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图6C是表示在该多轴电动机控制系统中第二轴的电动机控制装置与控制器的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图7是表示本发明的实施方式1所涉及的线形的多轴电动机控制系统的结构的框图。
图8是表示本发明的实施方式2所涉及的三轴的多轴电动机控制系统的环形网络结构的框图。
图9A是表示在本发明的实施方式2所涉及的多轴电动机控制系统中控制器与第一轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图9B是表示在该多轴电动机控制系统中第一轴的电动机控制装置与第二轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图9C是表示在该多轴电动机控制系统中第二轴的电动机控制装置与第三轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图9D是表示在该多轴电动机控制系统中第三轴的电动机控制装置与控制器的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的环形连接的两轴的多轴电动机控制系统的环形网络结构的框图。
图11是表示本发明的实施方式3所涉及的电动机控制装置的详细的结构例的框图。
图12A是表示在本发明的实施方式3所涉及的多轴电动机控制系统中控制器与第一轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图12B是表示在该多轴电动机控制系统中第一轴的电动机控制装置与第二轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图13是表示本发明的实施方式4所涉及的三轴的多轴电动机控制系统的环形网络结构的框图。
图14A是表示在本发明的实施方式4所涉及的多轴电动机控制系统中控制器与第一轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图14B是表示在该多轴电动机控制系统中第一轴的电动机控制装置与第二轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图14C是表示在该多轴电动机控制系统中第二轴的电动机控制装置与第三轴的电动机控制装置的通信被切断的情况下的各部的动作例的图。
图15是表示本发明的实施方式5所涉及的两轴的多轴电动机控制系统的环形网络结构的框图。
具体实施方式
图1是表示作为多轴电动机控制系统的基本结构的一例的环形的网络结构的框图。另外,图2是表示作为多轴电动机控制系统的基本结构的其它例的线形的网络结构的框图。另外,图3是表示线形网络的多轴电动机控制系统的其它基本结构例的图。任一结构均为:配置多个用于对电动机进行驱动和控制的电动机控制装置20,控制器10控制各个电动机控制装置20。而且,控制器10与电动机控制装置20以能够发送、接收数据的方式通过通信线11进行通信连接。另外,在图1、图2以及图3中,示出了包括与多轴机构的各轴对应的第一轴和第二轴的两个电动机控制装置20的系统结构例。
在以下的实施方式中的多轴电动机控制系统中,通过基于图1、图2、图3的基本结构的后述的结构,至少一个电动机控制装置20在异常时等输出制动转矩来进行电动机的紧急停止。而且,在各实施方式中,由此实现了以比以往短的制动距离来使电动机停止。
也就是说,在上述的以往的紧急停止的方法中,需要向正常轴通知异常发生轴的位置信息等的专用的通知单元。对此,在图1、图2、图3的结构中,例如在电动机控制装置20间的通信线11发生了断线的情况下,电动机控制装置20间的通信变得不通,因此无法进行该以往那样的异常发生轴与正常轴之间的控制。
因此,在以往的以环形或者线形方式连接的电动机控制系统中,采用以下的停止方法:在针对任一轴的电动机控制装置20的通信发生了异常的情况下,立即断开向异常发生轴的电动机和正常轴的电动机的通电。
然而,在该方法中,在断开通电之后,电动机会自行一会儿,因此到电动机停止为止的制动距离变长。另外,也存在以下方法:在异常发生轴的电动机和正常轴的电动机中均输出制动转矩来进行停止。但是,在这种方法的情况下,制动距离虽然变短,但是为了立即停止而对负载作用很强的压力(stress),存在导致装置损坏等安全方面的问题。
因此,在以下的实施方式中,构成为至少一个电动机控制装置20输出制动转矩来进行电动机的停止,从而抑制了对负载的压力,并且实现了以短的制动距离使电动机停止。
下面,参照附图来说明本发明的实施方式。此外,本发明并不被该实施方式所限定。
(实施方式1)
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的环形的多轴电动机控制系统100的结构的框图。如图4所示,多轴电动机控制系统100构成以下的两轴的电动机控制系统:利用通信线11将控制器10与两个电动机控制装置20以环形方式通信连接。即,多轴电动机控制系统100通过分别一对一连接的一个方向的环形网络拓扑来连接。而且,控制器10在每个作为发送指令信号的基准周期的指令更新周期,对第一轴和第二轴的电动机控制装置20发送位置指令、速度指令等指令信号。另外,各电动机控制装置20基于所接收到的指令信号来控制电动机30的动作。此外,下面适当地,在对电动机控制装置20进行特定的情况下,将第一轴设为电动机控制装置201并将第二轴设为电动机控制装置202来加以区分,在对它们进行统称的情况下设为电动机控制装置20来进行说明。
如图4所示,作为电动机30的控制对象的控制对象机构35,示出了作为龙门构造的多轴机构的多轴机械的一例,该龙门构造的多轴机构为:具有通过结合部351来机械性地结合的两个轴,由第一轴的电动机30控制X1轴,由第二轴的电动机30控制X2轴。特别是,由于控制对象机构35是这种龙门构造,因此通常X1轴和X2轴的电动机30通过基于相同指令的两轴同步的处理而被控制。在本实施方式中,通过这种多轴机构来以使X1轴和X2轴沿X方向以相等的速度在相等的位置上移动的方式控制负载36的X方向的位置。
接着,如图4所示,控制器10具备发送指令信号等数据的发送部12、接收数据的接收部13以及对发送部12和接收部13的通信进行控制并且进行通信用数据的授受等的通信控制部14。另外,电动机控制装置20也同样具备发送数据的发送部12、接收数据的接收部13以及对发送部12和接收部13进行控制的通信控制部14。而且,控制器10与各个电动机控制装置20之间通过通信线11被连接为环状,以从发送部12向接收部13传输数据。在图4的结构中,控制器10的通信控制部14与电动机控制装置201的通信控制部14以能够经由设为通信线A的通信线11来进行数据传输的方式进行网络连接。另外,电动机控制装置201的通信控制部14与电动机控制装置202的通信控制部14以能够经由设为通信线B的通信线11来进行数据传输的方式进行网络连接。并且,电动机控制装置202的通信控制部14与控制器10的通信控制部14以能够经由设为通信线C的通信线11来进行数据传输的方式进行网络连接。通过这种连接,能够以控制器10、电动机控制装置201、电动机控制装置202、控制器10的顺序进行一个方向的环形连接下的通信。另外,通信控制部14除了具有指令信号或者表示数据受理的响应信号等的正常时的授受的功能之外,还具有检测通信(发送或者接收)的异常的功能,关于详细内容在下面进行说明。作为可能在这种多轴电动机控制系统100中发生的通信异常的形态,例如能够列举出某一通信线11发生断线、或者即使某一通信控制部14进行了通信数据的错误纠正也无法修复数据等。而且,作为其结果,电动机控制装置20无法接收来自控制器10的指令信号,或者正常的电动机运转无法继续。此外,作为要进行错误纠正的错误,存在奇偶校验错误、校验和错误或者CRC错误等。
并且,如图4所示,电动机控制装置20各自具备旋转控制部24和驱动部25,以对电动机30进行驱动控制。另外,在本实施方式中,这些旋转控制部24和驱动部25还具备用于使电动机30紧急停止的功能。而且,为了使电动机30紧急停止,电动机控制装置20还具备构成经由电阻器的闭电路来对电动机30施加制动的动力制动(dynamic brake,以下,适当地省略为DB来进行说明)电路26。在本实施方式中,能够通过来自通信控制部14的停止指令Em来选择性地使用这些旋转控制部24和驱动部25的用于紧急停止的功能、DB电路26。这样,在本实施方式的多轴电动机控制系统100中,构成为能够通过电动机控制装置20使各个电动机30独立地进行驱动以及停止。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的这种电动机控制装置20的详细的结构例的框图。接着,参照图5来说明电动机控制装置20的详细的结构。
首先,在图5中,关于电动机30,列举设为UVW相的三相驱动的无刷电动机的例子。即,电动机30为包括具备与各相对应的绕组31的定子以及保持有永磁体的转子的结构。通过对该定子的各绕组31施加彼此的位相错开120度的驱动电压Vd来对绕组31通电,在绕组31中流通电流从而转子进行旋转。而且,与转子的旋转相应地,与该转子连接的对应轴被进行位置控制。
为了对这种电动机30的旋转进行驱动控制,电动机控制装置20具备:旋转控制部24,其用于控制电动机30的位置、速度、转矩;以及驱动部25,其用于对电动机30的绕组31进行通电驱动。另外,旋转控制部24具有控制位置的位置控制部41、控制速度的速度控制部43以及进行与转矩有关的处理的转矩处理部46等,驱动部25具有生成与从旋转控制部24通知的转矩量对应的驱动电压的驱动输出生成部51。而且,在本实施方式中,为了根据通信异常的状况来适应性地使紧急停止工作,在电动机控制装置20中还具备DB电路26,并且在旋转控制部24中设置有转矩量存储部44,并且,在驱动部25中设置有驱动电压开关53。
从控制器10向这种电动机控制装置20通知基于指令信号的指令信息。作为该指令信号中包含的主要的指令信息,能够列举出向位置控制部41的位置指令Prc、向速度控制部43的速度指令Src、向转矩处理部46的转矩指令以及将DB电路26设为有效无效等与紧急停止有关的停止指令Em等。在图5中,代表性地示出以下结构:通信控制部14基于接收到的指令信号,对位置控制部41输出位置指令Prc,对速度控制部43输出速度指令Src,并且,向旋转控制部24、驱动部25以及DB电路26分别输出停止指令Em。另外,如图5所示,从配置于电动机30的位置检测器32向位置控制部41通知表示电动机30的转子的位置的检测位置信息Pd。
在电动机控制装置20中,在执行未发生通信异常等的通常的动作的情况下,旋转控制部24通过利用了来自位置检测器32的检测位置信息Pd的反馈控制,来对旋转动作进行控制,以例如使电动机30的转子的旋转位置追随来自控制器10的位置指令Prc。
为了进行这种反馈控制,在旋转控制部24中,首先,位置控制部41计算位置指令Prc与来自位置检测器32的检测位置信息Pd之差、即位置偏差。并且,位置控制部41进行对该位置偏差乘以位置增益等运算,由此计算速度指令Sr,并将该速度指令Sr通知给速度控制部43。
接着,速度控制部43对被通知的检测位置信息Pd例如进行微分运算,由此计算电动机30的旋转速度。并且,速度控制部43计算所计算出的该旋转速度与速度指令Sr之差、即速度偏差。并且,速度控制部43对该速度偏差进行比例运算、积分运算,由此计算与想要使电动机30工作的驱动转矩量对应的转矩指令Tr。速度控制部43将这样计算出的转矩指令Tr通知给转矩处理部46。
接着,在未发生通信异常等的情况下,转矩处理部46将与驱动转矩量对应的转矩指令Tr作为电压指令信号Dr输出到驱动部25。
驱动部25生成基于从旋转控制部24提供的电压指令信号Dr的驱动电压Vd。具体地说,驱动输出生成部51具有包括脉宽调制(PWM)电路、开关元件的变换器。驱动输出生成部51利用PWM电路来生成根据电压指令信号Dr来进行脉宽调制所得到的脉冲信号,利用这些脉冲信号来对变换器的开关元件进行接通断开控制,由此生成驱动电压Vd。这样,驱动部25在通常的运转时,经由接通状态的驱动电压开关53来将如以上那样生成的驱动电压Vd施加到每相的绕组31,来对电动机30进行驱动。
另外,DB电路26具有DB开关61和DB电阻63。DB电路26能够利用DB开关61来在驱动部25的驱动电压Vd的输出与DB电阻63的连接和切断之间进行切换。
在如以上那样构成的多轴电动机控制系统100中,例如会发生通信线A、通信线B或通信线C的至少一个通信线11的断线等、任一个电动机控制装置20本身的通信功能故障等。而且,存在发生电动机控制装置20中的任一个电动机控制装置无法接收到来自控制器10的指令信号或者无法向控制器10发送响应信号这样的通信异常的可能性。在本实施方式中,在检测到这种通信异常的发生的情况下,电动机控制装置20选择性地使用旋转控制部24和驱动部25的用于紧急停止的功能、DB电路26,来使电动机驱动停止。
接着,详细说明这种电动机驱动的停止。在本实施方式中,为了进行电动机驱动的停止,具备以下的3种功能。
首先,其中一个是通过由旋转控制部24产生制动转矩来使电动机30立即停止这样的第一功能(以下称为立即停止功能)。为了实现该立即停止功能,首先,将速度控制部43构成为根据将速度指令设为0的零速度指令来进行动作。而且,在旋转控制部24中设置有用于存储预先决定的制动转矩量等的转矩量存储部44。另外,如图5所示,电动机控制装置20构成为从通信控制部14对速度控制部43和转矩处理部46通知停止指令Em1,该立即停止功能根据该停止指令Em1来在有效和无效之间进行切换。
在通常的运转时,停止指令Em1表示立即停止无效,速度控制部43计算并输出对来自位置控制部41的速度指令Sr、来自通信控制部14的速度指令Src进行追随的转矩指令Tr。并且,在该情况下,由于立即停止无效,因此转矩处理部46选择来自速度控制部43的转矩指令Tr,将与转矩指令Tr相应的电压指令信号Dr输出到驱动部25,来使通常的运转继续。
与此相对地,当停止指令Em1表示立即停止有效时,首先,速度控制部43从基于速度指令Sr、速度指令Src的动作切换为零速度指令下的动作。由此,在电动机30在以某个速度进行动作的过程中,变化为使其速度为0(零)这样的控制,在速度控制部43中生成与使电动机30的旋转停止的制动转矩相应的转矩指令Tr。并且,由于立即停止有效,因此转矩处理部46从转矩量存储部44读出表示规定的制动转矩量的制动转矩指令Tb,将与该制动转矩指令Tb相应的电压指令信号Dr输出到驱动部25。由此,从驱动部25向各绕组31施加对电动机30的旋转进行制动这样的驱动电压Vd,电动机30的旋转停止。
作为本实施方式中的用于进行电动机驱动的停止的功能,另一个为将由驱动部25向电动机30的驱动电压Vd的提供断开来使电动机30自然停止这样的第二功能(以下,称为无驱动停止功能)。为了实现该无驱动停止功能,在驱动部25中设置有驱动电压开关53,该驱动电压开关53对从驱动输出生成部51输出的驱动电压与电动机30的绕组31之间的连接-非连接进行切换。另外,驱动电压开关53根据图5所示的来自通信控制部14的第二停止指令Em2而被切换接通和断开。
在通常的运转时,停止指令Em2表示无驱动停止无效,驱动电压开关53接通,成为驱动输出生成部51的输出与绕组31连接的状态。由此,从驱动部25对绕组31提供驱动输出生成部51的输出电压来作为驱动电压Vd。另一方面,当停止指令Em2表示无驱动停止有效时,驱动电压开关53断开,成为驱动部25的输出与绕组31的连接被断开的非连接的状态。由此,当成为该非连接的状态时,不从驱动部25对绕组31施加驱动电压Vd,绕组31也不通电,因此电动机30在无驱动的状态下自然停止。此外,也可以取代驱动电压开关53,而是设为利用驱动输出生成部51所具有的变换器的开关元件来对驱动电压Vd的连接-非连接进行切换的结构。
作为本实施方式中的用于进行电动机驱动的停止的功能,再一个为将DB电路26的动力制动设为有效来使电动机30停止这样的第三功能(以下,称为DB停止功能)。为了实现该DB停止功能,设置有上述那样的DB电路26。此外,在将该DB停止功能设为有效的情况下,上述的无驱动停止功能也设为有效。
如图5所示,DB电路26具有与各个相对应的DB开关61和DB电阻63。DB开关61的一端与绕组31的驱动电压Vd的输入端连接,DB开关61的另一端与DB电阻63的一端连接,DB电阻63各自的另一端彼此连接。另外,DB开关61根据来自通信控制部14的第三停止指令Em3而被切换接通和断开。
在通常的运转时,停止指令Em3表示DB停止无效,DB开关61断开,成为绕组31与DB电阻63不连接的状态。另一方面,当停止指令Em3表示DB停止有效时,DB开关61接通,成为绕组31与DB电阻63连接的状态。由此,借助DB电阻63将针对电动机30的电动机控制装置20的多个输出端子间、即各绕组31的驱动电压提供端子间短路。而且,由此,在电动机30旋转时从绕组31产生的反电动势被施加到DB电阻63,利用DB电阻63来将反电动势的能量转换为热能来消耗。在DB停止功能中,通过这样进行动作,产生以对电动机30的旋转进行制动的方式进行作用的转矩,从而能够使电动机30停止。
如以上那样,旋转控制部24基于指令信号来生成转矩指令Tr,驱动部25输出与该转矩指令Tr对应的驱动电压Vd来对电动机30进行驱动。并且,旋转控制部24输出电动机控制装置20内的预先设定的大小的制动转矩指令Tb来如上述那样执行电动机30的立即停止,或者断开向电动机30的通电来执行无驱动停止。另外,在该无驱动停止的情况下,能够切换DB电路26的有效无效,来还执行基于动力制动的制动(DB停止)。
此外,在以上的说明中,设为通信异常的情况来进行了说明,但是理所当然的是,即使在通信正常的情况下有时也作为电动机30的通常运转中一个操作来进行立即停止。为了在这种通信正常的情况下进行立即停止,例如从控制器10向各电动机控制装置20的速度控制部43发送使电动机30的速度成为0(零)这样的零速度指令来作为速度指令Src。由此,在速度控制部43中,生成表示立即停止所需的制动转矩量的制动转矩输出指令来作为转矩指令Tr。另外,用于立即停止的零速度指令与制动转矩输出指令彼此密切相关。即,转矩处理部46与速度控制部43连接,还考虑速度控制的信息地综合地对制动转矩的输出的大小进行控制。
另一方面,在通信异常的情况下,在检测到该通信异常的发生的电动机控制装置20中,通信控制部14进行电动机控制装置20内的控制,来取代来自控制器10的指令。即,在发生了通信异常的情况下,通信控制部14输出与异常的状况相应的停止指令Em。例如,在通信控制部14输出了第一停止指令Em1的情况下,旋转控制部24进行与从控制器10正常地送达了零速度指令的情况下同样的处理。即,如上述那样,旋转控制部24从转矩量存储部44读出与执行立即停止功能所需的预先设定的大小的制动转矩量对应的制动转矩指令Tb,作为电压指令信号Dr输出到驱动部25。并且,驱动部25对绕组31输出与电压指令信号Dr对应的驱动电压Vd。此外,在电动机控制装置20执行立即停止功能时,在将DB电路26设为无效的情况下,理所当然的是,用于对电动机30进行制动的制动转矩为与转矩处理部46所输出的制动转矩指令Tb相应的转矩输出。
接着,以下说明如以上那样构成的多轴电动机控制系统100的动作、作用。
图6A、图6B以及图6C(以下,适当地记作图6A~图6C)示出了在图4所示的两轴的多轴电动机控制系统100中发生了上述那样的通信异常的情况下控制器10和各电动机控制装置20随着时间经过的动作。图6A示出了控制器10与第一轴的电动机控制装置201的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图6B示出了第一轴的电动机控制装置201与第二轴的电动机控制装置202之间的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图6C示出了第二轴的电动机控制装置202与控制器10的通信被切断的情况下的各部的动作例。此外,在图6A~图6C中,为了易于理解地说明本实施方式中的动作,以与检测到通信异常的情况下的电动机30的紧急停止有关的、控制器10和各电动机控制装置20的动作为中心来进行表示。
首先,说明控制器10的指令更新周期TC与电动机控制装置20的电动机控制/通信周期TN的关系(以下,将指令更新周期TC适当地省略为周期TC、将电动机控制/通信周期TN适当地省略为周期TN来进行说明)。周期TC如上所述是发送指令信号的基准周期。并且,作为在各电动机控制装置20内执行电动机控制、通信的基准的周期TN,在周期TC的一个周期的期间内至少存在一个以上的该周期TN。在本实施方式中,如图6A~图6C所示,设为在一个周期TC中存在多个周期TN。另外,周期TC和周期TN是在使本多轴电动机控制系统100进行动作之前预先设定的。在此,根据这两个周期的设定值的关系,发生通信异常的时刻与控制器10及各电动机控制装置20中的异常检测的时刻有时为同一周期TC,也有时为不同的周期TC。此外,从在某一时刻控制器10发出了指令信号起到多个轴的各电动机控制装置20进行电动机30的驱动和停止为止的动作是在各电动机控制装置20之间在同一周期内进行的。并且,在某一时刻发生了通信异常之后各电动机控制装置20内的通信控制部14检测通信异常也是在各电动机控制装置20之间在同一周期内进行的。在此,优选的是,在本实施方式中,各电动机控制装置20之间的同一周期是指同一电动机控制/通信周期TN。
下面取以下情况为例来进行说明:在指令更新周期TC=T1时发生了通信异常的情况下,在控制器10和各电动机控制装置20检测到异常后,在该T1以后的周期TC=T2~T4中怎样进行动作。此外,如图6A~图6C所示,关于指令更新周期TC,设为周期TC=T1、T2、T3、T4的顺序,并设在各个周期TC内存在规定数量的周期TN。另外,使用等号符号“=”,例如在记载为周期TC=T1的情况下表示指令更新周期TC为T1。
图6A~图6C中的箭头示出了控制器10和各电动机控制装置20的动作(处理)的流程。实线的箭头示出了与电动机30的紧急停止动作直接相关的处理的流程。另外,虚线的箭头示出了与电动机30的紧急停止动作不直接相关的处理的流程。此外,在各装置间的通信速度和各装置的处理执行速度足够快的情况等下,关于在周期TC=T2~T4中执行的与紧急停止动作有关的处理,也可以在周期TC=T2~T4中的任一个周期TC结束之前执行全部的该与紧急停止动作有关的处理。在以下的实施例中,为了易于理解控制器10和各电动机控制装置20的处理的流程,设为在每个周期TC执行一个或两个处理。
另外,以下说明的各动作例与通信异常检测时的动作有关,因此关于周期TC=T1之前的正常动作,省略说明。
(动作例1A)
首先,作为动作例1A,说明控制器10与第一轴的电动机控制装置201的通信被切断的情况下的各部的动作。此外,以下适当地将第一轴的电动机控制装置201省略为装置201、将第二轴的电动机控制装置202省略为装置202来进行说明。
如图6A中表示为“异常发生”的那样,在指令更新周期TC=T1时,控制器10与装置201的通信由于通信线A的断线等、装置201本身的通信功能故障等而被切断。
接着,对这种“异常发生”做出反应,在周期TC=T2中的周期TN=N(N为自然数,以下同样)时,装置201和装置202的通信控制部14分别检测到通信的异常。
接着,由于装置201和装置202检测到通信异常,因此在周期TC=T2中的周期TN=N+1时,装置201和装置202从基于自控制器10接收的指令的动作切换为基于装置单独的控制的动作。然后,装置201基于预先在旋转控制部24的转矩量存储部44中设定的制动转矩值A的制动转矩指令Tb,如图6A所示那样进行立即停止。即,在装置201中,通信控制部14输出表示立即停止有效的停止指令Em1,在旋转控制部24中执行立即停止功能。此外,此时,停止指令Em2和Em3表示无效。
另一方面,装置202如图6A所示那样在周期TC=T2中的周期TN=N+1时进行无驱动停止。即,在装置202中,通信控制部14输出表示无驱动停止有效的停止指令Em2,在驱动部25中执行无驱动停止功能。在此,在进行无驱动停止的情况下,更优选的是还从通信控制部14输出表示DB停止有效的停止指令Em3,将DB电路26设为有效,来使用基于动力制动的DB停止。
并且,作为本动作例1A的立即停止中的制动转矩值A的大小,优选为本多轴电动机控制系统100中所能够容许的最大的转矩的大小。即,通过事前设定这种为最大的转矩值,能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,虽然利用这以下的转矩的大小时停止距离变长,但是也可以考虑多轴之间的停止位置的误差、DB电路中的发热等,来决定必要且充分的转矩的大小。
这样,在动作例1A中,在控制器10与装置201的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是在维持着至少一个电动机30的通电的状态下提供基于立即停止功能的制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例1A的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
接着,在周期TC=T3时,控制器10检测到通信异常从而发出全部电动机30的立即停止指令。然而,由于控制器10与装置201的通信发生了异常,因此理所当然地,指令信号没有从控制器10送达装置201和装置202而是被无视。即使假设在周期TC=T3时通信恢复正常,由于装置201和装置202已经停止,因此在该动作例1A的动作中,立即停止的指令也被无视。
以上,在动作例1A中,装置201和装置202分别检测异常。而且,在该动作例1A这样的情况下,在本实施方式中的多轴电动机控制系统100中,构成为:检测到异常的装置202断开向电动机30的通电,不断开通电的装置201输出基于预先在旋转控制部24中设定的制动转矩指令Tb的驱动电压Vd,来分别使电动机30停止。
在本多轴电动机控制系统100中,由于包括这种结构,因此在异常时执行将立即停止功能与无驱动停止功能组合起来的处置。由此,进行了立即停止的轴急速地停止,另一方面,进行了无驱动停止的轴缓缓地自然停止。因此,特别是,在将如图4中的控制对象机构35那样的龙门构造作为控制对象的情况下,例如,X1轴立刻停止并且X2轴缓缓地一边运动一边停止。作为控制对象整体以这种运动来逐渐停止,因此与X1轴和X2轴这两个轴立刻停止这样的动作相比,能够将给负载36带来的压力抑制得低。并且,由于一个轴立即停止,因此与使全部轴自然停止这样的动作相比,还能够缩短停止距离、停止时间。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置断开向电动机的通电。并且,不断开向电动机的通电的至少一个电动机控制装置输出作为预先在旋转控制部中设定的制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例1B)
接着,作为动作例1B,说明装置201与装置202之间的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图6B中表示为“异常发生”的那样,在指令更新周期TC=T1时,装置201与装置202的通信由于通信线B的断线等、装置202本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置201的通信控制部14正常地接收控制器10的指令,装置201执行通常动作。与此相对地,装置202的通信控制部14对“异常发生”做出反应,检测到通信的异常。
接着,由于装置202检测到通信异常,因此在周期TC=T2中的周期TN=N+1时,装置202从基于自控制器10接收的指令的动作切换为基于装置单独的控制的动作,并进行无驱动停止。即,在装置202中,通信控制部14输出表示无驱动停止有效的停止指令Em2,在驱动部25中执行无驱动停止功能。在此,在进行无驱动停止的情况下,如在动作例1A中说明的那样,更优选的是,将DB电路26设为有效,来使用基于动力制动的DB停止。
接着,在周期TC=T3时,控制器10检测到通信异常,从而发出全部电动机30的立即停止指令。此时,装置201继续进行通常动作,装置202继续无驱动停止状态。
接着,在周期TC=T4时,从控制器10发出的全部电动机30的立即停止指令的指令信号被装置201接收,装置201以制动转矩值A进行立即停止。在该情况下,装置201的通信控制部14基于来自控制器10的立即停止指令,例如向旋转控制部24输出停止指令Em1。然后,装置201的转矩处理部46从转矩量存储部44读入制动转矩值A的制动转矩指令Tb。像这样,执行装置201中的立即停止功能。与此相对地,来自控制器10的指令信号理所当然地没有被装置202接收而是被无视,装置202继续无驱动停止状态。
在此,作为本动作例1B的立即停止中的制动转矩值A的大小,优选为本多轴电动机控制系统100中所能够容许的最大的转矩的大小。即,通过事前设定这种为最大的转矩,能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,虽然利用这以下的转矩的大小时停止距离变长,但是也可以考虑多轴之间的停止位置的误差、DB电路中的发热等,来决定必要且充分的转矩的大小。
这样,在动作例1B中,在装置201与装置202的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是在维持着至少一个电动机30的通电的状态下提供基于立即停止功能的制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例1B的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例1B来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统100中,构成为:检测到异常的装置202断开向电动机30的通电,不断开通电的装置201输出与基于从控制器10正常地接收到的指令信号的制动转矩指令Tb对应的驱动电压Vd,来分别使电动机30停止。
在本多轴电动机控制系统100中,由于也包括这种结构,因此与动作例1A的情况同样地,在异常时执行将立即停止功能与无驱动停止功能组合起来的处置。因此,与图4中的X1轴和X2轴这两个轴立刻停止这样的动作相比,能够将给负载36带来的压力抑制得低。并且,由于一个轴立即停止,因此与使全部轴自然停止这样的动作相比,还能够缩短停止距离、停止时间。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置断开向电动机的通电。并且,不解除向电动机的通电的至少一个电动机控制装置输出作为基于从控制器正常接收到的指令信号的制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例1C)
接着,作为动作例1C,说明装置202与控制器10之间的通信被切断的情况下的各部的动作。另外,本动作例1C是仅与环形连接的多轴电动机控制系统100有关的动作例。
如图6C中表示为“异常发生”的那样,在指令更新周期TC=T1时,装置202与控制器10的通信由于通信线C的断线等、控制器10本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,控制器10检测到通信的异常从而发出全部电动机30的立即停止指令。另外,装置201和装置202继续进行通常动作。
接着,在周期TC=T3时,装置201和装置202根据从控制器10接收到的指令来以制动转矩值B进行立即停止。在此,作为本动作例1C的立即停止中的制动转矩值B的大小,优选为将本多轴电动机控制系统100中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数来进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为两个轴,因此制动转矩值B优选为将最大的转矩以轴数2来进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B为上述的制动转矩值A的一半。并且,更优选的是,以使两个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例1C中也是,在装置202与控制器10的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是将最大的制动转矩分散到各轴,在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例1C的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例1C来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统100中,构成为:在控制器10检测到来自装置202的针对指令信号的响应信号的接收异常的情况下,全部的装置201和装置202输出基于来自控制器10的指令信号的制动转矩来进行电动机30的停止。
此外,在以上的说明中,说明了如图4那样构成的环形的多轴电动机控制系统100,但是也可以是线形的多轴电动机控制系统。
图7是表示作为本发明的实施方式1所涉及的多轴电动机控制系统的其它结构例的线形的多轴电动机控制系统110的结构的框图。与图4的电动机控制系统的不同之处在于,没有将控制器10与第二轴的电动机控制装置202之间连接的通信线C,将控制器10与各个电动机控制装置20之间借助发送接收机17以双向的线形连接来进行通信。在这种线形结构的系统中也能够应用上述的动作例1A到动作例1C中说明的用于在异常时使电动机30停止的结构。
另外,在以上的说明中,列举了对如图4、图7那样的龙门构造的控制对象机构35进行控制的例子来进行了说明,但是只要是多个驱动轴由同一控制器10进行控制即可。即,既可以是如以龙门构造为代表的多个驱动轴被机械性地结合的结构,也可以是多个驱动轴不被机械性地结合但由相同的控制器10进行控制这样的结构。另外,在以上的说明中,取对机械性地结合的多个驱动轴同步地进行控制的情况为例,但是在多个驱动轴不被机械性地结合的情况下也能够同样地进行控制。并且,也可以是以下结构:控制器10以同步控制的多个轴的电动机控制装置中的任一个为主轴,以除它以外的轴为从轴来进行管理。在该情况下,在各个电动机控制装置20内的存储装置(易失性或者非易失性的存储器、寄存器等)中作为参数来预先设定有各电动机控制装置20为主轴、从轴中的哪个轴。
(实施方式2)
图8是表示本发明的实施方式2所涉及的三轴的多轴电动机控制系统200的环形网络结构的框图。如图8所示,多轴电动机控制系统200构成将控制器10和三个电动机控制装置20连接为环形的三轴的电动机控制系统。即,本实施方式为以下结构:在图1中的两个电动机控制装置20之间还串联连接有一个电动机控制装置20。另外,控制器10和电动机控制装置20各自具有与图4和图5所示的内部结构相同的结构。对与实施方式1相同的部分或相当的部分标注相同的标记,并省略一部分说明。
在三轴结构的本实施方式中,如图8所示,第二轴的电动机控制装置202与第三轴的电动机控制装置203经由设为通信线D的通信线11进行网络连接,另外,第三轴的电动机控制装置203与控制器10经由设为通信线C的通信线11进行网络连接。
接着,以下说明像这样构成的多轴电动机控制系统200的动作、作用。
图9A、图9B、图9C以及图9D(以下,适当地记作图9A~图9D)示出了在图8所示的三轴的多轴电动机控制系统200中发生了如实施方式1中说明的通信异常的情况下控制器10和各电动机控制装置20随着时间经过的动作。图9A示出了控制器10与第一轴的电动机控制装置201的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图9B示出了第一轴的电动机控制装置201与第二轴的电动机控制装置202之间的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图9C示出了第二轴的电动机控制装置202与第三轴的电动机控制装置203之间的通信被切断的情况下的各部的动作例。并且,图9D示出了第三轴的电动机控制装置203与控制器10的通信被切断的情况下的各部的动作例。此外,在图9A~图9D中,为了易于理解地说明本实施方式中的动作,以与检测到通信异常的情况下的电动机30的紧急停止有关的、控制器10和各电动机控制装置20的动作为中心来进行表示。另外,与实施方式1同样地,下面适当地在对电动机控制装置进行特定的情况下区分为装置201、装置202以及装置203,在对它们进行统称的情况下设为电动机控制装置20来进行说明。
(动作例2A)
首先,作为动作例2A,说明在图8所示的结构中控制器10与第一轴的电动机控制装置201的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图9A中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,控制器10与装置201的通信由于通信线A的断线等、装置201本身的通信功能故障等而被切断。
接着,对这种“异常发生”做出反应,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置201、装置202以及装置203的通信控制部14分别检测到通信的异常。
接着,由于在各电动机控制装置20中检测到通信异常,因此在周期TC=T2中的周期TN=N+1时,各电动机控制装置20从基于自控制器10接收到的指令的动作切换为基于装置单独的控制的动作。然后,装置201基于预先在旋转控制部24的转矩量存储部44中设定的制动转矩值A’的制动转矩指令Tb,如图9A所示那样进行立即停止。即,在装置201中,通信控制部14输出表示立即停止有效的停止指令Em1,在旋转控制部24中执行立即停止功能。此外,此时,停止指令Em2和Em3表示无效。
另一方面,装置202和装置203如图9A所示那样在周期TC=T2中的周期TN=N+1时进行无驱动停止。即,在装置202和装置203中,通信控制部14输出表示无驱动停止有效的停止指令Em2,在驱动部25中执行无驱动停止功能。在此,在进行无驱动停止的情况下,更优选的是从通信控制部14还输出表示DB停止有效的停止指令Em3,将DB电路26设为有效,来使用基于动力制动的DB停止。
并且,作为本动作例2A的立即停止中的制动转矩值A’的大小,优选为本多轴电动机控制系统200中所能够容许的最大的转矩的大小。即,通过事前设定这种为最大的转矩值,能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,虽然利用这以下的转矩的大小时停止距离变长,但是也可以考虑多轴之间的停止位置的误差、DB电路中的发热等,来决定必要且充分的转矩的大小。
这样,在动作例2A中,在控制器10与装置201的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是在维持着至少一个电动机30的通电的状态下提供基于立即停止功能的制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例2A的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
接着,在周期TC=T3时,控制器10检测到通信异常从而发出全部电动机30的立即停止指令。然而,由于控制器10与装置201的通信发生了异常,因此理所当然地,信号没有从控制器10送达装置201、202及203而是被无视。即使假设在周期TC=T3时通信恢复正常,由于装置201、202及203已经停止,因此在该动作例2A的动作中,立即停止的指令也被无视。
以上,如列举了这种动作例2A来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统200中,构成为:检测到异常的装置202和装置203断开向电动机30的通电,不断开通电的装置201输出基于预先在旋转控制部24中设定的制动转矩指令Tb的驱动电压Vd,来分别使电动机30停止。
在本多轴电动机控制系统200中,由于包括这种结构,因此与动作例1A同样地,与图4中的X1轴和X2轴这两个轴立刻停止这样的动作相比,能够将给负载36带来的压力抑制得低。并且,由于至少一个轴立即停止,因此与使全部轴自然停止这样的动作相比,还能够缩短停止距离、停止时间。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为三个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置断开向电动机的通电。并且,不断开向电动机的通电的至少一个电动机控制装置输出作为预先在旋转控制部中设定的制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例2B)
接着,作为动作例2B,说明装置201与装置202之间的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图9B中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,装置201与装置202的通信由于通信线B的断线等、装置202本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置201的通信控制部14正常地接收控制器10的指令,装置201执行通常动作。与此相对地,装置202和装置203的通信控制部14对“异常发生”做出反应,检测到通信的异常。
接着,由于装置202和装置203检测到通信异常,因此在周期TC=T2中的周期TN=N+1时,装置202和装置203从基于自控制器10接收到的指令的动作切换为基于装置单独的控制的动作,进行无驱动停止。即,在装置202和装置203中,通信控制部14输出表示无驱动停止有效的停止指令Em2,在驱动部25中执行无驱动停止功能。在此,在进行无驱动停止的情况下,与上述同样地,更优选的是,将DB电路26设为有效,来使用基于动力制动的DB停止。
接着,在周期TC=T3时,控制器10检测到通信异常,从而发出全部电动机30的立即停止指令。此时,装置201继续进行通常动作,装置202和装置203继续无驱动停止状态。
接着,在周期TC=T4时,从控制器10发出的全部电动机30的立即停止指令的指令信号被装置201接收,装置201以制动转矩值A’进行立即停止。在该情况下,装置201的通信控制部14基于来自控制器10的立即停止指令,例如向旋转控制部24输出停止指令Em1。然后,装置201的转矩处理部46从转矩量存储部44读入制动转矩值A’的制动转矩指令Tb。这样,装置201中的立即停止功能被执行。与此相对地,来自控制器10的指令信号理所当然地没有被装置202和装置203接收而是被无视,装置202和装置203继续无驱动停止状态。
在此,作为本动作例2B的立即停止中的制动转矩值A’的大小,优选为本多轴电动机控制系统200中所能够容许的最大的转矩的大小。即,通过事前设定这种为最大的转矩,能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,虽然利用这以下的转矩的大小时停止距离变长,但是也可以考虑多轴之间的停止位置的误差、DB电路中的发热等,来决定必要且充分的转矩的大小。
这样,在动作例2B中,在装置201与装置202的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是在维持着至少一个电动机30的通电的状态下提供基于立即停止功能的制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例2B的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例2B来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统200中,构成为:检测到异常的装置202和装置203断开向电动机30的通电,不断开通电的装置201输出与基于从控制器10正常地接收到的指令信号的制动转矩指令Tb对应的驱动电压Vd,来分别使电动机30停止。
在本多轴电动机控制系统200中,由于也包括这种结构,因此与动作例1B的情况同样地,在异常时执行将立即停止功能与无驱动停止功能组合起来的处置。因此,与图4中的X1轴和X2轴这两个轴立刻停止这样的动作相比,能够将给负载36带来的压力抑制得低。并且,由于一个轴立即停止,因此与使全部轴自然停止这样的动作相比,还能够缩短停止距离、停止时间。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置断开向电动机的通电。并且,不解除向电动机的通电的至少一个电动机控制装置输出作为基于从控制器正常接收到的指令信号的制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例2C)
接着,作为动作例2C,说明装置202与装置203之间的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图9C中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,装置202与装置203的通信由于通信线D的断线等、装置203本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置201和装置202的通信控制部14正常地接收控制器10的指令,装置201和装置202执行通常动作。与此相对地,装置203的通信控制部14对“异常发生”做出反应,检测到通信的异常。
接着,由于装置203检测到通信异常,因此在周期TC=T2中的周期TN=N+1时,装置203从基于自控制器10接收到的指令的动作切换为基于装置单独的控制的动作,并进行无驱动停止。即,在装置203中,通信控制部14输出表示无驱动停止有效的停止指令Em2,在驱动部25中执行无驱动停止功能。在此,在进行无驱动停止的情况下,与上述同样地,更优选的是使用基于动力制动的DB停止。
接着,在周期TC=T3时,控制器10检测到通信异常,从而发出全部电动机30的立即停止指令。此时,装置201和装置202继续进行通常动作,装置203继续无驱动停止状态。
接着,在周期TC=T4时,从控制器10发出的全部电动机30的立即停止指令的指令信号被装置201和装置202接收,装置201和装置202以制动转矩值C进行立即停止。在该情况下,装置201和装置202的通信控制部14基于来自控制器10的立即停止指令,例如向旋转控制部24输出停止指令Em1。然后,装置201和装置202的转矩处理部46从转矩量存储部44读入制动转矩值C的制动转矩指令Tb。这样,装置201和装置202中的立即停止功能被执行。与此相对地,来自控制器10的指令信号理所当然地没有被装置203接收而是被无视,装置203继续无驱动停止状态。
在此,作为本动作例2C的立即停止中的制动转矩值C的大小,优选为将本多轴电动机控制系统200中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数(在本实施例的情况下为两个轴)进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为两个轴,因此制动转矩值C优选为将最大的转矩以轴数2来进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值C为上述的制动转矩值A’的一半。并且,更优选的是,以使两个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,虽然利用这以下的转矩的大小时停止距离变长,但是也可以考虑多轴之间的停止位置的误差、DB电路中的发热等,来决定必要且充分的转矩的大小。即,也可以是,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例2C中,在装置202与装置203的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是在维持着至少一个电动机30的通电的状态下提供基于立即停止功能的制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例2C的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例2C来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统200中,构成为:检测到异常的装置203断开向电动机30的通电,不断开通电的装置201和装置202输出与基于从控制器10正常地接收到的指令信号的制动转矩指令Tb对应的驱动电压Vd,来分别使电动机30停止。
在本多轴电动机控制系统200中,由于也包括这种结构,因此与动作例1B、动作例2B的情况同样地,在异常时执行将立即停止功能与无驱动停止功能组合起来的处置。因此,与图4中的X1轴和X2轴这两个轴立刻停止这样的动作相比,能够将给负载36带来的压力抑制得低。并且,由于至少一个轴立即停止,因此与使全部轴自然停止这样的动作相比,还能够缩短停止距离、停止时间。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为三个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置断开向电动机的通电。并且,不解除向电动机的通电的至少一个电动机控制装置输出作为基于从控制器正常接收到的指令信号的制动转矩的转矩指令来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例2D)
接着,作为动作例2D,说明装置203与控制器10之间的通信被切断的情况下的各部的动作。另外,本动作例2D是仅与环形连接的多轴电动机控制系统200有关的动作例。
如图9D中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,装置203与控制器10的通信由于通信线C的断线等、控制器10本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,控制器10检测到通信的异常从而发出全部电动机30的立即停止指令。另外,各电动机控制装置20继续进行通常动作。
接着,在周期TC=T3时,各电动机控制装置20根据从控制器10接收到的指令,以制动转矩值B’进行立即停止。在此,作为本动作例2D的立即停止中的制动转矩值B’的大小,优选为将本多轴电动机控制系统200中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为三个轴,因此制动转矩值B’优选为将最大的转矩以轴数3进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B’为上述的制动转矩值A的三分之一。并且,更优选的是,以使三个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置20所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统200中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例2D中也是,在装置203与控制器10的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是将最大的制动转矩分散到各轴,在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例2D的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例2D来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统200中,构成为:在控制器10检测到来自装置203的针对指令信号的响应信号的接收异常的情况下,全部装置201、装置202以及装置203输出基于来自控制器10的指令信号的制动转矩来进行电动机30的停止。
此外,与以上说明的环形的多轴电动机控制系统200同样地,线形连接的三轴的电动机控制系统(未图示)的结构能够构成为与将图1的两轴同图7的三轴的环形连接的电动机控制系统的不同之处应用于图2所得到的结构等同。在这种线形的结构中也能够应用上述的动作例2A到动作例2D中说明的结构。
另外,在同步控制的电动机30的轴为四个轴以上的多个轴的多轴电动机控制系统的情况下,也能够应用与上述的两轴、三轴的多轴电动机控制系统100、200同样的电动机30的紧急停止的方法。轴每增加1轴,就追加一个与从两轴设为三轴的情况下所追加的第二轴的电动机控制装置202相当的电动机控制装置20。而且,所追加的电动机控制装置20只要与其前后的电动机控制装置20同样地进行立即停止、无驱动停止以及继续动作后在规定时间后立即停止中的任一动作即可。
(实施方式3)
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的环形连接的两轴的多轴电动机控制系统300的环形网络结构的框图。另外,图11是表示本发明的实施方式3所涉及的、电动机控制装置50的详细的结构例的框图。如图10所示,多轴电动机控制系统300构成将控制器10与两个电动机控制装置50连接为环形而成的三轴的电动机控制系统。在与实施方式1的比较中,本实施方式中的多轴电动机控制系统300具备电动机控制装置50来取代实施方式1中的电动机控制装置20。
在实施方式1中的电动机控制装置20中,为以下结构:在检测到发生通信异常的情况下,选择性地利用用于进行如上述那样的电动机驱动的停止的三个功能。与此相对地,本实施方式中的电动机控制装置50构成为仅通过立即停止功能来进行电动机驱动的停止。因此,从通信控制部14向旋转控制部24仅通知停止指令Em1。另外,电动机控制装置50不具备DB电路,另外,驱动部55仅具备驱动输出生成部51。此外,以下对与实施方式1相同的结构要素标注相同的标记,并省略详细的说明。
接着,以下说明像这样构成的多轴电动机控制系统300的动作、作用。
图12A和图12B(以下适当地记作图12A~图12B)示出了在图10所示的两轴的多轴电动机控制系统300中发生了如实施方式1中说明的通信异常的情况下的、控制器10和各电动机控制装置50随着时间经过的动作。图12A示出了控制器10与第一轴的电动机控制装置501的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图12B示出了第一轴的电动机控制装置501与第二轴的电动机控制装置502之间的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,关于第二轴的电动机控制装置502与控制器10的通信被切断的情况,与在实施方式1中使用图6C来说明的动作例1C的情况相同,省略详细的说明。此外,在图12A~图12B中,为了易于理解地说明本实施方式中的动作,以与检测到通信异常的情况下的电动机30的紧急停止有关的、控制器10和各电动机控制装置50的动作为中心来进行表示。另外,与实施方式1同样地,下面适当地在对电动机控制装置进行特定的情况下区分为装置501和装置502,在对它们进行统称的情况下设为电动机控制装置50来进行说明。
(动作例3A)
首先,作为动作例3A,说明控制器10与第一轴的电动机控制装置501的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图12A中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,与动作例1A同样地,控制器10与装置501的通信由于通信线A的断线等、装置501本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置501和装置502的通信控制部14分别检测到通信的异常。
接着,虽然在该时刻检测到了通信异常,但是在本动作例3A中,装置501和装置502基于通信状态正常的状态下最后接收到的来自控制器10的最新的指令,执行切换为装置单独的控制的动作(以下称为继续动作)。在后面叙述执行继续动作的时间。
另一方面,控制器10在周期TC=T3时检测到通信异常从而发出全部电动机30的立即停止指令。然而,由于控制器10与装置501的通信发生了异常,因此理所当然地,指令信号没有从控制器10送达装置501和装置502。而且,此时,如上述那样,装置501和装置502分别通过装置单独的控制来执行着继续动作。
该继续动作的时间是预先在装置501和装置502中设定的时间。在此,该继续动作的时间是考虑了根据控制器10与装置501及装置502的通信速度、控制器10的处理速度等而需要的周期TC和周期TN来设定的。并且,如上述那样,立即停止指令的信号没有从控制器10送达装置501和装置502。因此,执行该继续动作的时间是假定为在周期TC=T3时发出的控制器10的指令能够在周期TC=T4中由装置501和装置502正常地接收来决定的。即,在这样进行假定的情况下,该继续动作的时间是从继续动作开始起到装置501和装置502接收到指令信号并进行立即停止为止的时间。即,在本实施方式中,在电动机控制装置50中,将从继续动作开始到输出在旋转控制部24中设定的制动转矩从而电动机30停止为止的时间预先设定为作为继续动作的时间的规定时间。另外,该规定时间被设定为作为控制器10发送指令信号的基准周期的指令更新周期TC的K倍(K为自然数)。
然后,在经过了继续动作的时间之后,装置501和装置502各自不是基于从控制器10接收的指令、而是基于预先在旋转控制部24的转矩量存储部44中设定的制动转矩值B的制动转矩指令Tb,来如图12A所示那样进行立即停止。即,在装置501和装置502各自中,通信控制部14输出表示立即停止有效的停止指令Em1,在旋转控制部24中执行立即停止功能。在此,作为本动作例3A的立即停止中的制动转矩值B的大小,优选为将本多轴电动机控制系统300中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为两个轴,因此制动转矩值B优选为将最大的转矩以轴数2来进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B为最大的制动转矩值的一半。并且,更优选的是,以使两个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例3A中也是,在控制器10与装置501的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是将最大的制动转矩分散到各轴,在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例3A的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例3A来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统300中,检测到异常的装置501和装置502分别输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,对多个轴进行控制的全部装置501和装置502输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,对多个轴进行控制的全部电动机控制装置输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例3B)
接着,作为动作例3B,说明装置501与装置502之间的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图12B中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,装置501与装置502的通信由于通信线B的断线等、装置502本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置501的通信控制部14正常地接收控制器10的指令,装置501执行通常动作。与此相对地,装置502的通信控制部14对“异常发生”做出反应,检测到通信的异常。
接着,虽然在该时刻检测到了通信异常,但是在本动作例3B中,装置502切换为装置单独的控制来执行继续动作。在后面叙述执行继续动作的时间。
接着,控制器10在周期TC=T3时检测到通信异常,从而发出全部电动机30的立即停止指令。此时,装置501继续进行通常动作,装置502执行继续动作。
另外,该继续动作的时间是预先在装置502中设定的时间。在此,该继续动作的时间是考虑了根据控制器10与装置501及装置502的通信速度、控制器10的处理速度等而需要的周期TC和周期TN来设定的。并且,执行该继续动作的时间是基于在周期TC=T3时发出的控制器10的指令能够在周期TC=T4中由装置501和装置502正常接收的假定来决定的。即,在这样进行假定的情况下,该继续动作的时间是从继续动作开始起到各装置501和装置502接收到指令信号并执行立即停止为止的时间。即,与动作例3A同样地,在电动机控制装置50中,将从继续动作开始到输出在旋转控制部24中设定的制动转矩从而电动机30停止为止的时间预先设定为作为继续动作的时间的规定时间。另外,该规定时间被设定为作为控制器10发送指令信号的基准周期的指令更新周期TC的K倍(K为自然数)。
然后,在经过了继续动作的时间之后,装置501根据从控制器10接收到的指令,以制动转矩值B进行立即停止。另一方面,装置502不是基于从控制器10接收的指令、而是通过继续动作中的装置单独的控制来以预先设定的制动转矩值B进行立即停止。在此,作为本动作例3B的立即停止中的制动转矩值B的大小,优选为将本多轴电动机控制系统300中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为两个轴,因此制动转矩值B优选为将最大的转矩以轴数2来进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B为最大的制动转矩值的一半。并且,更优选的是,以使两个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例3B中也是,在装置501与装置502的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是将最大的制动转矩分散到各轴,在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例3B的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例3B来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统300中,检测到异常的装置502输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩,来进行电动机30的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,装置502输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。而且,在本实施方式中的多轴电动机控制系统300中,构成为:不进行继续动作的装置501输出基于从控制器10正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。而且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,进行了继续动作的至少一个电动机控制装置输出预先在转矩控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。并且,不进行继续动作的至少一个电动机控制装置输出基于从控制器正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(实施方式4)
图13是表示本发明的实施方式4所涉及的三轴的多轴电动机控制系统400的环形网络结构的框图。如图13所示,多轴电动机控制系统400构成将控制器10和三个电动机控制装置50连接为环形而成的三轴的电动机控制系统。即,本实施方式为以下结构:在图10中的两个电动机控制装置50之间还串联连接有一个电动机控制装置50。另外,各个电动机控制装置50具有与图11所示的内部结构同样的结构。对与实施方式3相同的部分或相当的部分标注相同的标记,并省略一部分说明。
在三轴结构的本实施方式中,如图13所示,第二轴的电动机控制装置502与第三轴的电动机控制装置503经由设为通信线D的通信线11进行网络连接,另外,第三轴的电动机控制装置503与控制器10经由设为通信线C的通信线11进行网络连接。
接着,以下说明像这样构成的多轴电动机控制系统400的动作、作用。
图14A、图14B以及图14C(以下,适当地记作图14A~图14C)示出了在图13所示的三轴的多轴电动机控制系统400中发生了如实施方式1中说明的那样的通信异常的情况下控制器10和各电动机控制装置50随着时间经过的动作。图14A示出了控制器10与第一轴的电动机控制装置501的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图14B示出了第一轴的电动机控制装置501与第二轴的电动机控制装置502之间的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,图14C示出了第二轴的电动机控制装置502与第三轴的电动机控制装置503之间的通信被切断的情况下的各部的动作例。另外,关于第三轴的电动机控制装置503与控制器10的通信被切断的情况,与在实施方式2中利用图9D说明的动作例2D的情况同样,省略详细的说明。此外,在图14A~图14C中,为了易于理解地说明本实施方式中的动作,以与检测到通信异常的情况下的电动机30的紧急停止有关的、控制器10和各电动机控制装置50的动作为中心来进行表示。另外,与实施方式3同样地,下面适当地在对电动机控制装置进行特定的情况下区分为装置501、装置502以及装置503,在对它们进行统称的情况下设为电动机控制装置50来进行说明。
(动作例4A)
首先,作为动作例4A,说明控制器10与第一轴的电动机控制装置501的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图14A中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,与动作例2A同样地,控制器10与装置501的通信由于通信线A的断线等、装置501本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置501、装置502以及装置503的通信控制部14分别检测到通信的异常。
接着,虽然在该时刻检测到了通信异常,但是在本动作例4A中,装置501、装置502以及装置503基于通信状态正常的状态下最后接收到的来自控制器10的最新的指令,执行切换为装置单独的控制的动作(以下称为继续动作)。执行继续动作的时间是与两轴的动作例3A的情况同样的预先在电动机控制装置50内设定的时间,省略详细内容。
另一方面,控制器10在周期TC=T3时检测到通信异常从而发出全部电动机30的立即停止指令。然而,由于控制器10与装置501的通信发生了异常,因此理所当然地,指令信号没有从控制器10送达装置501、装置502以及装置503。而且,此时,如上述那样,装置501、装置502以及装置503分别通过装置单独的控制来执行着继续动作。
在经过了该继续动作的时间之后,装置501、装置502以及装置503各自不是基于从控制器10接收的指令、而是基于预先在旋转控制部24的转矩量存储部44中设定的制动转矩值B’的制动转矩指令Tb,来如图14A所示那样进行立即停止。即,在装置501、装置502以及装置503的各装置中,通信控制部14输出表示立即停止有效的停止指令Em1,在旋转控制部24中执行立即停止功能。
在此,作为本动作例4A的立即停止中的制动转矩值B’的大小,优选为将本多轴电动机控制系统400中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为三个轴,因此制动转矩值B’优选为将最大的转矩以轴数3进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B’为最大的制动转矩值的三分之一。并且,更优选的是,以使三个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例4A中也是,在控制器10与装置501的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是将最大的制动转矩分散到各轴,在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例4A的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例4A来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统400中,检测到异常的装置501、装置502以及装置503分别输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,对多个轴进行控制的全部装置501、装置502以及装置503输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为三个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,对多个轴进行控制的全部电动机控制装置输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例4B)
接着,作为动作例4B,说明装置501与装置502之间的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图14B中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,装置501与装置502的通信由于通信线B的断线等、装置502本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置501的通信控制部14正常地接收控制器10的指令,装置501执行通常动作。与此相对地,装置502以及装置503的通信控制部14对“异常发生”做出反应,检测到通信的异常。
接着,虽然在该时刻检测到了通信异常,但是在本动作例4B中,装置502和装置503切换为装置单独的控制来执行继续动作。执行继续动作的时间与两个轴的动作例3B的情况同样,省略详细内容。
另一方面,控制器10在周期TC=T3时检测到通信异常,从而发出全部电动机30的立即停止指令。此时,装置501继续进行通常动作,装置502和装置503执行继续动作。
然后,在经过了继续动作的时间之后,装置501根据从控制器10接收到的指令,以制动转矩值B’进行立即停止。另一方面,装置502和装置503不是基于从控制器10接收的指令、而是通过继续动作中的装置单独的控制,以预先设定的制动转矩值B’来进行立即停止。在此,作为本动作例4B的立即停止中的制动转矩值B’的大小,优选为将本多轴电动机控制系统400中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为三个轴,因此制动转矩值B’优选为将最大的转矩以轴数3进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B’为最大的制动转矩值的三分之一。并且,更优选的是,以使三个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例4B中也是,在装置501与装置502的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是将最大的制动转矩分散到各轴,在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例4B的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例4B来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统400中,检测到异常的装置502和装置503输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩,来进行电动机30的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,装置502和装置503输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。而且,在本实施方式中的多轴电动机控制系统400中,构成为:不进行继续动作的装置501输出基于从控制器10正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。而且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,进行了继续动作的至少一个电动机控制装置输出预先在转矩控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。并且,不进行继续动作的至少一个电动机控制装置输出基于从控制器正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(动作例4C)
接着,作为动作例4C,说明装置502与装置503之间的通信被切断的情况下的各部的动作。
如图14C中表示为“异常发生”的那样,在周期TC=T1时,装置502与装置503的通信由于通信线D的断线等、装置503本身的通信功能故障等而被切断。
接着,在周期TC=T2中的周期TN=N时,装置501和装置502的通信控制部14正常地接收控制器10的指令,装置501和装置502执行通常动作。与此相对地,装置503的通信控制部14对“异常发生”做出反应,检测到通信的异常。
接着,虽然在该时刻检测到了通信异常,但是在本动作例4C中,装置503切换为装置单独的控制来执行继续动作。执行继续动作的时间与两个轴的动作例3B的情况同样,省略详细内容。
另一方面,控制器10在周期TC=T3时检测到通信异常,从而发出全部电动机30的立即停止指令。此时,装置501和装置502继续进行通常动作,装置503执行继续动作。
然后,在经过了继续动作的时间之后,装置501和装置502根据从控制器10接收到的指令,以制动转矩值B’进行立即停止。另一方面,装置503不是基于从控制器10接收的指令、而是通过继续动作中的装置单独的控制,以预先设定的制动转矩值B’来进行立即停止。在此,作为本动作例4C的立即停止中的制动转矩值B’的大小,优选为将本多轴电动机控制系统400中所能够容许的最大的转矩以要立即停止的轴数进行分配所得到的大小。即,由于本动作例中的要立即停止的轴数为三个轴,因此制动转矩值B’优选为将最大的转矩以轴数3进行分配所得到的大小。换言之,制动转矩值B’为最大的制动转矩值的三分之一。并且,更优选的是,以使三个转矩的大小一致的方式使彼此相配合,由此能够使多个驱动轴的停止距离最短。此外,也可以是,还考虑到安全性等,以使全部电动机控制装置所输出的制动转矩的大小的合计为本多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下的方式分别设定制动转矩。
这样,在动作例4C中也是,在装置502与装置503的通信发生了异常的情况下,不是将全部电动机30的通电立即断开来使其无驱动停止这样的以往的方法,而是在维持全部电动机30的通电的状态下提供制动转矩。因此,通过执行基于这种动作例4C的异常应对的动作,能够使多个轴的电动机30快速且安全地停止。
以上,如列举了这种动作例4C来说明的那样,在本实施方式中的多轴电动机控制系统400中,检测到异常的装置503输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩,来进行电动机30的继续动作。并且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,装置503输出预先在旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。而且,在本实施方式中的多轴电动机控制系统400中,构成为:不进行继续动作的装置501和装置502输出基于从控制器10正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。
此外,在本实施方式中,列举了将电动机控制装置设为两个的例子来进行了说明,但是在与多个轴对应的电动机控制装置的情况下,只要设为如下结构即可。即,在一个以上的电动机控制装置检测到指令信号的接收异常的情况下,检测到异常的至少一个电动机控制装置输出基于检测到异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作。而且,在从继续动作开始后起的规定时间之后,进行了继续动作的至少一个电动机控制装置输出预先在转矩控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。并且,不进行继续动作的至少一个电动机控制装置输出基于从控制器正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。设为这种结构也能够获得同样的效果。
(实施方式5)
图15是表示本发明的实施方式5所涉及的两轴的多轴电动机控制系统500的环形网络结构的框图。在图15所示的多轴电动机控制系统500的结构中,以环形连接的方式,与被电动机控制装置20以相互同步的方式控制的两个轴的电动机一同地包括三个非同步的电动机控制装置70。即,为以下结构:不与第一轴及第二轴同步地进行控制的三个非同步的电动机控制装置70一个一个地分别串联连接在图1的控制器10、第一轴的电动机控制装置201以及第二轴的电动机控制装置202之间。
非同步的电动机控制装置70是与电动机控制装置20等同的装置,但是不是本发明中的在驱动或者停止时同步地进行控制的对象的装置。
对与实施方式1相同的部分或相当的部分标注相同的标记,并省略一部分说明。
以控制器10、电动机控制装置70、电动机控制装置201、电动机控制装置70、电动机控制装置202、电动机控制装置70以及控制器10的顺序,在它们之间通过设为通信线E、通信线F、通信线G、通信线H、通信线I以及通信线J的通信线11进行网络连接。
在像这样构成的多轴电动机控制系统500中,首先,在通信线E、通信线F以及它们之间的电动机控制装置70中的任一个发生通信异常。在这种情况下,在本实施方式中,同步地控制的电动机控制装置201和电动机控制装置202作为与实施方式1中的检测出通信线A中发生的通信异常同样的情况来进行紧急停止动作处理。
另外,通信线G、通信线H以及它们之间的电动机控制装置70中的任一个发生通信异常。在这种情况下,在本实施方式中,同步地控制的电动机控制装置201和电动机控制装置202作为与实施方式1中的检测出通信线B中发生的通信异常同样的情况来进行紧急停止动作处理。
并且,通信线I、通信线J以及它们之间的电动机控制装置70中的任一个发生通信异常。这种情况下,同步地控制的电动机控制装置201和电动机控制装置202作为与实施方式1中的检测出通信线C中发生的通信异常同样的情况来进行紧急停止动作处理。
有时非同步的电动机控制装置70中的任意一个、或者任意两个不存在,或者还存在除了非同步的电动机控制装置70以外的非同步的电动机控制装置。即使在这种情况下,同步地控制的电动机控制装置201和电动机控制装置202只要选择应用上述说明,就能够作为与实施方式1同样的情况来进行紧急停止动作处理,这是理所当然的。
另外,同步地控制的电动机的轴为三个轴以上的多个轴的多轴电动机控制系统中混杂有不以同步方式进行控制的电动机控制装置。即使在这种情况下,只要选择应用上述说明,就能够作为与实施方式2、实施方式4同样的情况来进行紧急停止动作处理,这是理所当然的。
同样地,在将图1与图15的环形连接的多轴电动机控制系统中的不同之处应用于作为线形连接的多轴电动机控制系统的图2所得到的结构(未图示)的情况下,也能够作为与实施方式1同样的情况来进行紧急停止动作处理。
产业上的可利用性
如以上那样,本发明的多轴电动机控制系统涉及一种将多个轴的电动机控制装置与控制器进行网络连接来进行控制的结构。在这种结构中,在对电动机控制装置进行控制的情况下,存在以下担忧:发生网络上的通信线的断线等、由于装置异常导致的通信异常,电动机控制装置无法接收来自控制器的指令信号。根据本发明,即使在这种通信异常的情况下,也能够在维持着至少一个电动机的通电状态的状态下提供制动转矩,从而使多个轴的电动机安全且迅速地停止。
附图标记说明
10:控制器;11:通信线;12:发送部;13:接收部;14:通信控制部;17:发送接收机;20、50、70、201、202、203、501、502、503:电动机控制装置(装置);24:旋转控制部;25、55:驱动部;26:DB电路(动力制动电路);30:电动机;31:绕组;32:位置检测器;35:控制对象机构;36:负载;41:位置控制部;43:速度控制部;44:转矩量存储部;46:转矩处理部;51:驱动输出生成部;53:驱动电压开关;61:DB开关;63:DB电阻;100、110、200、300、400、500:多轴电动机控制系统;351:结合部。

Claims (13)

1.一种多轴电动机控制系统,对具有多个轴的多轴机械中的所述多个轴的电动机进行控制,该多轴电动机控制系统具备:
多个电动机控制装置,所述多个电动机控制装置分别对所述多个轴的所述电动机进行驱动;以及
控制器,其与多个所述电动机控制装置网络连接,发送对多个所述电动机控制装置进行控制的指令信号,
其中,所述电动机控制装置具备:
通信控制部,其接收所述指令信号,并发送所接收到的所述指令信号,且判断是否正常地接收到所述指令信号;
旋转控制部,其生成用于使所述电动机进行动作的转矩指令;以及
驱动部,其基于所述转矩指令来生成用于对所述电动机进行通电驱动的驱动电压,
在一个以上的所述电动机控制装置检测到所述指令信号的接收异常的情况下,至少一个所述电动机控制装置输出作为制动转矩的所述转矩指令来进行电动机的停止。
2.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
在一个以上的所述电动机控制装置检测到所述指令信号的接收异常的情况下,
检测到所述异常的至少一个所述电动机控制装置断开向电动机的通电,
不断开向电动机的通电的至少一个所述电动机控制装置输出作为预先在所述旋转控制部中设定的所述制动转矩的所述转矩指令来进行电动机的停止。
3.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
在一个以上的所述电动机控制装置检测到所述指令信号的接收异常的情况下,
检测到所述异常的至少一个所述电动机控制装置断开向电动机的通电,
不断开向电动机的通电的至少一个所述电动机控制装置输出基于从所述控制器正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。
4.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
多个所述电动机控制装置与所述控制器以环形连接的方式进行网络连接,
所述通信控制部还具有向所述控制器发送响应信号的功能,
在所述控制器检测到针对所述指令信号的响应信号的接收异常的情况下,对所述多个轴进行控制的全部所述电动机控制装置输出基于来自所述控制器的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述电动机控制装置还具备动力制动电路,在断开向电动机的通电来进行电动机的停止的情况下,将所述动力制动电路设为有效。
6.根据权利要求2或3所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述旋转控制部中设定的制动转矩的大小为如下大小:使得不断开向电动机的通电的至少一个所述电动机控制装置所输出的所述制动转矩的大小的合计为所述多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下。
7.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
在一个以上的所述电动机控制装置检测到所述指令信号的接收异常的情况下,
检测到所述异常的至少一个所述电动机控制装置输出基于在检测到所述异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作,
在从所述继续动作开始起的规定时间之后,对所述多个轴进行控制的全部所述电动机控制装置输出预先在所述旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止。
8.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
在一个以上的所述电动机控制装置检测到所述指令信号的接收异常的情况下,
检测到所述异常的至少一个所述电动机控制装置输出基于在检测到所述异常前正常接收到的指令信号的驱动转矩来进行电动机的继续动作,
在从所述继续动作开始起的规定时间之后,
进行了所述继续动作的至少一个所述电动机控制装置输出预先在所述旋转控制部中设定的制动转矩来进行电动机的停止,
不进行所述继续动作的至少一个所述电动机控制装置输出基于从所述控制器正常接收到的指令信号的制动转矩来进行电动机的停止。
9.根据权利要求7或8所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述旋转控制部中设定的制动转矩的大小为如下大小:使得对所述多个轴进行控制的全部所述电动机控制装置所输出的所述制动转矩的大小的合计为所述多轴电动机控制系统中所能够容许的最大的制动转矩的大小以下。
10.根据权利要求7或8所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述规定时间是在所述电动机控制装置中预先设定的如下时间:从所述继续动作开始到输出所述旋转控制部中设定的制动转矩来使电动机停止为止的时间。
11.根据权利要求10所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述规定时间被设定为所述控制器发送所述指令信号的基准周期的K倍,其中,K为自然数。
12.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述控制器以作为在各电动机控制装置中执行电动机控制、通信的基准的周期的N倍的周期,来发送用于对多个所述电动机控制装置进行控制的指令信号,其中,N为自然数。
13.根据权利要求1所述的多轴电动机控制系统,其特征在于,
所述多个轴是机械性地结合的。
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