DE102011001278A1

DE102011001278A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Anhaltens der Drehung eines Elektromotors zur Verwendung in Maschinen für die Herstellung

Info

Publication number: DE102011001278A1
Application number: DE102011001278.8A
Authority: DE
Inventors: Yoshihide Sahashi
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2014-03-27
Also published as: DE102011001278A8; JP2011200030A; JP5636707B2

Abstract

In einem Elektromotor (9) wird zu gegebenen Zeitabständen ein Strom, welcher durch jede von Phasenwicklungen des Motors (9) zur Verfügung gestellt wird, erfasst. Zu gegebenen Zeitabständen wird eine gegenwärtige Drehposition des Motors (9) durch einen Sensor (17), welcher in dem Motor (9) montiert ist, erfasst bzw. abgetastet. Der Motor (9) gibt durch einen Ausgabeweg (15) ein Signal aus, welches die gegenwärtige Drehposition anzeigt. In einem Zustand, in dem bestimmt wird, basierend auf der gegenwärtigen Drehposition, dass eine Fehlfunktion in dem Sensor (17) oder dem Ausgabeweg (15) vorhanden ist, wird ein Leistungserzeugungsbremsen auf den Motor (9) für eine erste Zeitdauer angewandt. Ein gegenwärtiger elektrischer Winkel des Motors (9) wird abgeschätzt basierend auf einem Verhältnis der Ströme in den jeweiligen Phasen während der ersten Zeitdauer. Nach dem Leistungserzeugungsbremsen wird ein Gegendrehmomentbremsen auf den Motor (9) für eine zweite Zeitdauer, abhängig von dem gegenwärtigen elektrischen Winkel des Motors (9) angewandt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Anhaltens der Drehung eines Elektromotors zur Verwendung in Maschinen für die Herstellung, wie beispielsweise Industrierobotern, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anhalten der Drehung des Motors in einer gesteuerten bzw geregelten Art und Weise.
[Verwandte Technik]
Robotersysteme wurden entworfen und hergestellt, wobei in einem guten Ausmaß Rücksicht auf eine Minimierung des Auftretens einer Fehlfunktion genommen wurde. Eine Fehlfunktion kann jedoch unvermeidbar in manchen Bauteilen bzw. Komponenten solch eines Robotersystems aufgrund einer altersbedingten Verschlechterung des Robotersystems, einer Belastung mit einer Last, welche die zulässige Last überschreitet, welche abgeschätzt wurde, als das Robotersystem entworfen wurde, und dergleichen auftreten. Solch eine Fehlfunktion kann eine Fehlfunktion von Positionssensoren wie beispielsweise eines Drehgebers oder eines Drehmelders bzw. Koordinatenwandlers, welcher an einem Servomotor angeordnet ist, welcher an jeder Welle eines Roboterkörpers vorgesehen ist, einschließen. Solche Fehlfunktionen können auch eine Trennung bzw. Unterbrechung einer Kommunikationsleitung, welche eine Verbindung zwischen jedem Positionssensor und einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung des Roboters bereitstellt, einschließen.
Das Auftreten einer solchen Fehlfunktion unterbindet eine genaue Steuerung bzw. Regelung des Servomotors, was einen Notstopp bzw. Nothalt des Roboters im Einsatz notwendig macht. Im Allgemeinen wurden typischerweise ein dynamisches Bremsen und ein mechanisches Bremsen für den Notstopp bzw. Nothalt eines Roboters im Einsatz angewandt. Wie in der JP-A-2001-204184 offenbart ist, verwendet ein dynamisches Bremsen (Leistungserzeugungsbremsen oder Kurzschlussbremsen) die elektromotorische Gegenkraft eines Servomotors. Mechanisches Bremsen wird ursprünglich angewandt zum Zurückhalten bzw. Anhalten der Stellung eines Armes des Roboterkörpers gegen das Gewicht des Armes.
Dynamisches Bremsen setzt jedoch nicht notwendigerweise eine gute Bremskraft ein. Im Gegenteil wird es für ein dynamisches Bremsen eine lange Zeit dauern, die Tätigkeit des Roboterkörpers vollständig zu stoppen. Die Verwendung eines mechanischen Bremsens andererseits wird den Verschleiss des Roboterkörpers aufgrund der bei einem Nothalt dem Roboterkörper übermäßig auferlegten Last im Vergleich mit der Last, welche in einem normalen Verwendungszustand auferlegt wird, beschleunigen. Demnach kann, wenn das mechanische Bremsen für seinen ursprünglichen Zweck verwendet wird, die angewandte Bremskraft unzureichend werden. Eine Idee kann es sein, ein getrenntes mechanisches Bremssystem für einen Nothalt vorzusehen. Diese Idee kann jedoch nicht leicht ausgeführt werden, da ein getrenntes Bereitstellen eines mechanischen Bremssystems einen Extraraum für den Roboter benötigen wird und direkt zu einem Kostenanstieg führen wird.
Die WO 00/004632 beispielsweise offenbart eine Technik als eine Maßnahme gegen einen Verlust einer Synchronisation eines Motors unter einer positionssensorlosen Steuerung bzw. Regelung. Mit dieser Technik kann ein Motor unter einer positionssensorlosen Steuerung bzw. Regelung an einer Zielposition in einer angemessenen Zusammenarbeit mit einer synchronen Betriebssteuerung bzw. -regelung gestoppt werden, wenn ein Verlust der Synchronisation in dem Motor augetreten ist.
Es ist wahr, dass, wenn ein elektrischer Winkel eines Rotors aufgrund einer Fehlfunktion oder dergleichen des Positionssensors nicht weiterhin erlangt wird, der elektrische Winkel durch Durchführen der positionssensorlosen Steuerung bzw. Regelung, wie sie in der WO 00/004632 offenbart ist, abgeschätzt werden kann. Ein Motor ist jedoch ursprünglich unter der Voraussetzung konfiguriert bzw. aufgebaut, unter Verwendung eines Positionssensors geregelt bzw. gesteuert zu werden. Demzufolge wird eine Verwendung eines zusätzlichen Aufbaus, welcher eine positionssensorlose Steuerung des Motors nur für eine Bewältigung eines Notfalles ermöglicht, wieder zu der Notwendigkeit führen, extra Entwicklungskosten oder dergleichen auf sich zu nehmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der Situation, welche vorstehend erläutert wurde, getätigt und hat als Aufgabe, eine Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Elektromotor zur Verfügung zu stellen, welche einen einfachen Aufbau hat und in der Lage ist, die Drehung des Elektromotors prompt zu stoppen, wenn ein Positionssensor, welcher in dem Motor vorgesehen ist, eine Fehlfunktion aufweist, und ein Verfahren einer solchen Steuerung bzw. Regelung zur Verfügung zu stellen, um die Drehung eines Elektromotors, welcher beispielsweise für Maschinen zur Herstellung verwendet wird, zu stoppen.
In einem ersten Aspekt einer Regel- bzw. Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird bestimmt, ob eine Fehlfunktion in einem Positionssensor und/oder einem Ausgabepfad bzw. Ausgabeweg davon auftritt oder nicht. Als erstes wird ein Leistungserzeugungsbremsen gestartet, um einen elektrischen Winkel eines Motors basierend auf dem Verhältnis zwischen individuellen Phasenströmen des Motors, welche während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens abgetastet bzw. erfasst werden, abzuschätzen. Dann wird, wenn das Leistungserzeugungsbremsen gestoppt wird, ein Gegendrehmomentbremsen bzw. Umkehrdrehmomentbremsen auf den Motor gemäß dem abgeschätzten elektrischen Winkel angewandt.
Besonders, wenn ein elektrischer Winkel eines Motors beispielsweise aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion in dem Positionssensor nicht länger erlangt werden kann, kann der elektrische Winkel des Motors unter Verwendung des Verhältnisses zwischen den individuellen Phasenströmen des Motors, welche während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens abgetastet werden, abgeschätzt werden. Dann kann, basierend auf dem abgeschätzten elektrischen Winkel, ein Gegendrehmomentbremsen auf den Motor angewandt werden.
Mit dieser einfachen Stoppsteuerung bzw. -regelung kann das Gegendrehmomentbremsen, welches eine hohe Bremskraft hat, angewandt werden, ohne getrennt einen zusätzlichen Mechanismus, wie beispielsweise einen Bremsmechanismus für einen Nothalt, bereitzustellen oder ohne einen komplizierten Betrieb, wie beispielsweise eine positionssensorlose Steuerung bzw. Regelung, durchzuführen. Demnach benötigt diese Stoppsteuerung bzw. -regelung keinen Extraraum zum Anordnen der Maschine für die Herstellung oder sie erhöht die Kosten wie beispielsweise die Entwicklungskosten der Steuer- bzw. Regelvorrichtung nicht. Darüber hinaus werden mit dieser Stoppsteuerung bzw. Haltesteuerung Motoren für individuelle Wellen prompt beim Auftreten einer Fehlfunktion in einem Positionssensor und/oder dem Ausgabeweg davon gestoppt, wodurch der Betrieb der Maschine für eine Herstellung gestoppt wird.
In einem zweiten Aspekt der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt die Stoppsteuerung eine Drehgeschwindigkeit basierend auf einer Beziehung zwischen der Summe von Quadraten der individuellen Phasenströme des Motors, welche während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens abgetastet werden, und einem Koeffizienten, welcher von den Konstanten und der Drehgeschwindigkeit des Motors abhängt, ab. Dann schätzt die Stoppsteuerung während der Anwendung des Gegendrehmomentbremsens basierend auf dem abgeschätzten elektrischen Winkel und der abgeschätzten Drehgeschwindigkeit die Anzahl von Drehungen und einen elektrischen Winkel ab, welcher nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit auftreten würde, ab.
Es sollte anerkannt werden, dass hierin auf einen Umdrehungsbetrag eines Permanentmagnetmotors unter Bezugnahme auf einen bestimmten Zeitpunkt als eine „Drehposition” Bezug genommen wird, und dass hierin auf eine geschätzte Anzahl von Drehungen und einen abgeschätzten elektrischen Winkel zu dem Zeitpunkt nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit als „geschätzte Drehposition” Bezug genommen wird.
Dann, wenn das Leistungserzeugungsbremsen nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit wieder angewendet wird, werden eine Mehrzahl von geschätzten Kandidaten-Drehpositionen gemäß einem elektrischen Winkel, welcher während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens geschätzt wird, gesetzt. Dann wird aus der Mehrzahl von geschätzten Kandidaten-Drehpositionen die eine am nächsten zu der geschätzten Drehposition fest als eine geschätzte Drehposition bestimmt.
Da die Veränderung der Drehposition nicht korrekt erfasst werden kann, während das Gegendrehmomentbremsen angewandt wird, werden besonders die Anzahl von Drehungen und ein elektrischer Winkel, d. h. eine Drehposition, entsprechend der verstrichenen Zeit, basierend auf dem geschätzten elektrischen Winkel und der geschätzten Anzahl von Drehungen geschätzt, welche zu dem Zeitpunkt des Startens des Gegendrehmomentbremsens erhalten werden.
Der elektrische Winkel, welcher während der Zeitdauer des Anwendens des Leistungserzeugungsbremsens für die zweite Zeit nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit geschätzt wird, kann einen Fehler einschließen, welcher einem Zyklus oder mehreren eines elektrischen Winkels entspricht.
In dieser Hinsicht kann eine Drehposition genau bestimmt werden durch ein Setzen einer Mehrzahl von geschätzten Kandidaten-Positionen gemäß dem geschätzten elektrischen Winkel und durch ein festes Bestimmen einer der Mehrzahl von geschätzten Kandidaten-Positionen, welche am nächsten zu der geschätzten Drehposition ist, als eine geschätzte Drehposition. Das Bestimmen einer Drehposition auf diesem Wege ermöglicht die Abschätzung einer endgültigen Stoppposition bzw. Halteposition der Maschine zur Herstellung, welche durch Motoren betrieben wird. Demnach ist es dem Spitzenende des Arms des Roboters ermöglicht, folgend auf seine lineare Bewegung anzuhalten, beispielsweise während eine Beziehung in der Drehposition zwischen den individuellen Wellen korrigiert wird.
In einem dritten Aspekt der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wendet die Stoppsteuerung alternierend und wiederholt das Leistungserzeugungsbremsen und das Gegendrehmomentbremsen an, bis der Motor gestoppt ist. Dies heißt, dass das Gegendrehmomentbremsen wiederholt angewendet wird, wodurch ein Anhalten des Motors weiterhin gefordert wird.
In einem vierten Aspekt der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wendet die Stoppsteuerung das Gegendrehmomentbremsen für eine vorbestimmte Zeitdauer an, bevor sie das erste Leistungserzeugungsbremsen startet, basierend auf einem Positionssensorsignal, welches unmittelbar vor der Bestimmung des Auftretens der Fehlfunktion erhalten wurde. Dann schätzt die Stoppsteuerung während der Anwendung des Gegendrehmomentbremsens die Anzahl von Drehungen und einen elektrischen Winkel ab, welcher nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit (erste abgeschätzte Drehposition) auftreten würde.
Beim ersten Leistungserzeugungsbremsen setzt das Stoppsteuermittel eine Mehrzahl von geschätzten Kandidaten-Drehpositionen gemäß einem elektrischen Winkel, welcher während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens abgeschätzt wurde. Dann wird aus der der Mehrzahl von geschätzten Kandidaten-Drehpositionen die eine, welche der ersten geschätzten Drehposition am nächsten ist, fest als eine geschätzte Drehposition bestimmt.
Besonders das Positionssensorsignal, welches unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Bestimmung des Auftretens der Fehlfunktion erhalten wurde, kann als von einem genauen Wert seiend angesehen werden, welcher eine Kontinuität von der Steuerung aufweist, welche bis dahin durchgeführt wurde. Demzufolge kann das Anhalten des Motors weiter gefördert werden durch ein Anwenden des Gegendrehmomentbremsens bevor das Leistungserzeugungsbremsen gestartet wird: Ähnlich zu dem dritten Aspekt wird die Drehposition, welche nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer auftreten würde, geschätzt, während das Gegendrehmomentbremsen angewendet wird, wodurch die Drehposition für den Fall genau bestimmt wird, in dem das erste Leistungserzeugungsbremsen gestartet wird.
In einem fünften Aspekt der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet die Stoppsteuerung einen Fehler Er(n) zwischen einem elektrischen Winkel, welcher während der Anwendung des Gegendrehmomentbremsens abgeschätzt wird, und einem elektrischen Winkel, welcher während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens abgeschätzt wird. Dann verlängert die Stoppsteuerung die vorbestimmte Zeitdauer (Zeitdauer zum Anwenden des Gegendrehmomentbremsens), falls der Fehler Er (n) verringert ist, und kürzt die vorbestimmte Zeitdauer, falls der Fehler Er (n) erhöht ist. Es sollte anerkannt werden, dass n einen bestimmten Zyklus des periodisch berechneten Fehlers (... n – 1, n, n + 1, ...) anzeigt.
Besonders die Bremskraft, welche durch das Gegendrehmomentbremsen verursacht wird, hängt von der Phasendifferenz des Versorgungsstromes hinsichtlich eines elektrischen Winkels des Motors ab. Demzufolge wird die Bremskraft verringert werden, wenn der Fehler Er(n) erhöht wird, um eine adäquate Vermittlung der Phasendifferenz des Versorgungsstromes zu verhindern. Um hiermit zurecht zu kommen, wird die Anwendungsdauer des Gegendrehmomentbremsens verkürzt, wenn der Fehler Er(n) erhöht wird, so dass die Genauigkeit des Abschätzens eines elektrischen Winkels verbessert wird. In diesem Falle kann, obwohl die Anzahl der Anwendungen des Gegendrehmomentbremsens erhöht werden kann, die erhöhte Anzahl von Anwendungen des Gegendrehmomentbremsens eine zuverlässige Bremskraft an den Motor ausgeben, um den Motor in einer kurzen Zeit zu stoppen bzw. anzuhalten.
In einem sechsten Aspekt der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Stoppsteuerung eine vorbestimmte Anwendungsdauer unter Verwendung der folgenden Formel: T_RB(n) = T_RB(n – 1)·Pc/Er(n), wobei T_RB(n) eine vorbestimmte Anwendungszeitdauer ist, welche zu dieser Zeit gesetzt werden soll (eine zweite Zeitdauer, welche gegenwärtig gesetzt werden soll), T_RB(n – 1) eine vorangehend gesetzte vorbestimmte Anwendungszeitdauer (eine zweite Zeitdauer, welche das letzte Mal gesetzt wurde) ist und Pc eine vorbestimmte Genauigkeit, welche zum Abschätzen eines elektrischen Winkels benötigt wird (hierin wird nachstehend auf diese Genauigkeit auch Bezug genommen als „Anforderungsgenauigkeit”), ist.
Demnach wird die Anwendungszeitdauer T_RB(n) bestimmt, um kürzer zu sein als die vorangehende Anwendungszeitdauer T_RB(n – 1), wenn eine Beziehung Pc < Er(n) aus dem Verhältnis zwischen der Anforderungsgenauigkeit Pc eines elektrischen Winkels und dem Fehler Er(n) abgeleitet wird, und bestimmt, um länger zu sein, als die vorangehende Anwendungszeitdauer T_RB(n – 1), wenn eine Beziehung Pc > Er(n) aus dem Verhältnis abgeleitet wird. Auf diesem Wege wird die Anwendungszeitdauer T_RB(n) angemessen gemäß der Genauigkeit der Abschätzung bestimmt, welche hinsichtlich des Systems benötigt wird.
In einem siebten Aspekt der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert die Stoppsteuerung, wenn das Verhältnis, dass der Fehler Er die Anforderungsgenauigkeit Pc überstiegen hat, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert in einer vorbestimmten Überwachungszeitdauer wird, die Anwendung des Gegendrehmomentbremsens von diesem Zeitpunkt an, um nur das Leistungserzeugungsbremsen anzuwenden.
Besonders, wenn die Genauigkeit der Abschätzung eines elektrischen Winkels aufgrund einer Störung, wie beispielsweise einer Beeinflussung, nicht verbessert ist bzw. wird, kann der Fehler Er nicht länger geringer bzw. kleiner werden als die Anforderungsgenauigkeit Pc. Um damit zurecht zu kommen, wird, wenn das Verhältnis, dass der Fehler Er die Anforderungsgenauigkeit Pc überschritten hat, während der Überwachungszeitdauer größer wird als der vorbestimmte Wert, sichergestellt, dass nur das Leistungserzeugungsbremsen von diesem Zeitpunkt an angewandt wird. Mit diesem Aufbau wird der Motor zuverlässig unter den Bedingungen, unter welchen das Gegendrehmomentbremsen nicht adäquat angewendet werden kann, gestoppt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen sind
1 eine Darstellung, welche den Aufbau des Robotersystems veranschaulicht;
2 ein Blockdiagramm, welches ein Antriebssystem bzw. Treibersystem und ein Steuersystem eines Servomotor des Robotersystems veranschaulicht;
3 ein Flussdiagramm, welches die Inhalte eines Bremsvorganges, welcher durch eine Steuervorrichtung eines Robotersystems durchgeführt wird, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Darstellung, welche eine 3-Phasenstromwellenform eines Motors des Robotersystems in Übereinstimmung mit einem elektrischen Winkel darstellt;
5 eine Darstellung, welche auf einem Einheitskreis eine Phasenbeziehung zwischen individuellen Phasenströmen des Robotersystems veranschaulicht;
6 eine Darstellung, welche eine Beziehung zwischen Umdrehungen pro Minute eines Motors und einem Bremsdrehmoment des Robotersystems veranschaulicht;
7 eine Darstellung, welche einen Zustand der Drehmomentveränderung in dem Robotersystem, welche in einem Servomotor gemäß einer Phasendifferenz zwischen eine elektrischen Winkel und einem Antriebsstrom erzeugt wird, und eine Veränderung von anziehendenr/abstoßenden Kraft veranschaulicht, welche zwischen einem Stator und einem Rotor arbeitet;
8 ein Zeitablaufdiagramm, welches dem Vorgang, welcher in 3 veranschaulicht ist, entspricht;
9 eine erläuternde Darstellung, welche veranschaulicht, wie eine Drehposition R_P in einer Zeitdauer B von 8 bestimmt wird;
10 ein Flussdiagramm, welches den Betrieb einer Steuervorrichtung eines Robotersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 ein Flussdiagramm, welches einen Teil des Betriebes einer Steuervorrichtung in einem Robotersystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden hierin nachstehend einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
(Erste Ausführungsform)
Als erstes wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine Darstellung, welche einen Aufbau eines Robotersystems veranschaulicht. Ein Roboterkörper (industrielles Instrument) 1 weist eine Basis (Drehwelle bzw. Drehschaft) 2 auf, an welchem ein Arm, welcher in diesem Falle ein 6-Achsenarm ist, vorgesehen ist. Der Arm hat ein Spitzenende, an welchem ein Werkzeug, wie beispielsweise eine Hand, welche nicht gezeigt ist, angebracht ist. Besonders weist der Arm erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Verbindungen J1, J2, J3, J4, J5 und J6 und erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Arme 3, 4, 5, 6, 7 und 8 auf. Der erste Arm ist über die erste Verbindung J1 drehbar auf bzw. mit der Basis 2 verbunden. Der zweite Arm 4, der sich nach oben erstreckt, hat einen unteren Endabschnitt, welcher über die zweite Verbindung J2 drehbar mit dem ersten Arm 3 verbunden ist. Der zweite Arm 4 hat einen Spitzenabschnitt, mit welchem der dritte Arm 5 über die dritte Verbindung J3 drehbar verbunden ist.
Der dritte Arm 5 hat ein Spitzenende, mit welchem der vierte Arm 6 über die vierte Verbindung J4 drehbar verbunden ist. Der vierte Arm 6 hat ein Spitzenende, mit welchem der fünfte Arm 7 über die fünfte Verbindung J5 drehbar verbunden ist. Der sechste Arm 8 ist mit dem fünften Arm 7 über die sechste Verbindung J6 drehbar verbunden. Die Arme 3 bis 8 sind angepasst, um durch Servomotoren 9 gedreht und betätigt zu werden (für den ersten bis sechsten Arm 3 bis 8) (siehe 2), welche in den jeweiligen Verbindungen J1 is J6 vorgesehen sind.
Der Roboterkörper 1 weist auch eine Steuervorrichtung bzw. Regelvorrichtung 11, eine Motorleitung 14 und eine Geberleitung 15 (bezogen auf 2) auf. Die Steuer- bzw. Regelvorrichtung 11 weist einen ersten Steuer- bzw. Regelabschnitt 13A, einen zweiten Steuer- bzw. Regelabschnitt 13B, einen Umrichter bzw. Inverter 16, welcher als ein Treiberkreis für den Motor 9 dient, einen Leistungskreis 18, einen PWM-(Pulsweitenmodulations = pulse width modulation)-Generator/Vortreiber 39 und Stromsensoren 37U und 37V auf. Obwohl nur ein Satz solcher Bauteile in 2 erklärt ist, sind solche Bauteile für jeden Servomotor 9 vorgesehen, welche in den Armen 3 bis 8 eingebaut bzw. inkorporiert sind.
Der Umrichter 16 wird durch den ersten und zweiten Steuerabschnitt 13A und 13B, welche aus Mikrocomputern aufgebaut sind, geregelt bzw. gesteuert. Das heißt, jeder des ersten und des zweiten Steuerabschnitts 13A und 13B ist als ein Mikrocomputersystem aufgebaut, welches mit einer CPU (Central Processing Unit = Zentrale Verarbeitungseinheit) und verschiedenen Speichern wie beispielsweise einem ROM (Read Only Memory = Lesespeicher bzw. Nur-Lesespeicher) und einem RAM (Random Access Memory = Direktzugriffsspeicher bzw. Arbeitsspeicher) ausgestattet ist. In jedem der ROMS wird im Vorfeld Programmcode gespeichert, welcher es jeder CPU ermöglicht, über den PWM-Generator/Vortreiber 39 und den Umrichter 19 als Steuermittel zum Steuern des Betriebes des Motors 9 zu agieren. Wenn sie aktiviert werden, liest jede CPU das Programm aus dem ROM und beginnt, verschiedene Typen von Berechnungen basierend auf dem Programm durchzuführen, wodurch der erste und der zweite Steuerabschnitt 13A und 13B funktionell vorgesehen werden kann. Der Speicherbereich jedes RAM wird temporär bzw. vorübergehend durch die CPU während der Berechnung verwendet.
Alternativ können der ersten und der zweite Steuerabschnitt 13A und 13B unter Verwendung eines einzigen Computersystems realisiert werden.
Der Betrieb des ersten und des zweiten Steuerabschnitts 13A und 13B sind in den 2 und 3 detailliert dargestellt. Das heißt, der Betrieb des ersten Steuerabschnittes 13A ist in einer funktionalen Blockform in 2 gegeben, während derjenige des zweiten Steuerabschnitts 13B als ein Flussdiagramm, welches in 3 gezeigt ist, gegeben ist.
Der Roboterkörper 1 ist mit der Steuervorrichtung 11 über die Motorleitung 14 und die Geberleitung 15 verbunden. Die Motorleitung 14 entspricht einer Verdrahtung bzw. Verkabelung, welche die Ausgabeanschlüsse der individuellen Phasen des Umrichters bzw. Inverters 16 und die Statorwicklungen des Servomotors 9 für den ersten bis sechsten Arm 3 bis 8 verbindet. Jeder der Servomotoren 9 ist mit einem Positionssensor 17 ausgestattet.
Die Geberleitung 15 ist eine Verdrahtung bzw. Verkabelung, welche den Positionssensor 17, welcher in dem jeweiligen Servomotor 9 für jeden der ersten bis sechsten Arme 3 is 8 angeordnet ist, und die Steuervorrichtung 11 verbindet. Jeder Positionssensor 17 ist so durch einen Drehgeber aufgebaut, um die absolute Position des Rotors des Servomotors 9 beispielsweise in einer optischen Art und Weise abzutasten bw. zu messen, und die abgetasteten Positionsdaten durch eine Telekommunikation zu der Steuervorrichtung 11 zu übertragen bzw. übermitteln.
Das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat sechs Servomotoren 9 und sechs Positionssensoren 17. Wenn hierin nachstehend eine Singularform von „Servomotor 9” verwendet wird, wird sie als repräsentativ für die sechs Servomotoren 9 verwendet. Ähnlich wird, wenn eine Singularform von „Positionssensor 17” verwendet wird, diese als repräsentativ für die sechs Positionssensoren 17 verwendet.
2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Antriebs- bzw. Treibersystem und ein Steuersystem des Servomotors 9 veranschaulicht. Der Umrichter bzw. Inverter 16 ist durch sechs Schaltelemente wie beispielsweise sechs Leistungstransistoren einer 3-Phasenbrückenverbindungen aufgebaut. Das Treibersystem weist einen Leistungskreis 18 und eine 3-Phasenwechselstromleistungsversorgung 21 auf. Der Leistungskreis 18 weist einen Gleichrichterkreis 19, welcher aus sechs Dioden einer 3-Phasenverbindung aufgebaut ist, und einem Glättungskondensator 20 zum Gleichrichten und Glätten der 3-Phasenwechselstromleistungsversorgung 21 auf, um dadurch den Inverter bzw. Umrichter 16 mit einer Gleichstromleistungsversorgung auszustatten.
Die Blöcke in dem Steuersystem, welche in dem Blockdiagramm der 2 gezeigt sind, zeigen Funktionen an, welche durch die Software des ersten Steuerabschnitts 13A, welcher durch beispielsweise einen Mikrocomputer aufgebaut ist, realisiert sind. Besonders der erste Steuerabschnitt 13A des Steuersystems weist einen Subtrahierer 22, einen Multiplizierer 23, einen Subtrahierer 24, einen Differenzierer 25, einen Multiplizierer 26, einen Addierer 27, einen Integrierer 28, einen Multiplizierer 29, einen Drehmomentbegrenzer 32, Koordinatenkonverter bzw. Koordinatenumwandler 33U und 3V, Subtrahierer 36U und 36V, Stromsensoren 37U und 37V, Multiplizierer 38U und 38V und einen pulsweitenmodulierten Generator/Vortreiber (PWM-Generator/Vortreiber) auf.
Der Subtrahierer 22 ist mit einem Positionsbefehl und einer Drehposition (Anzahl von Drehungen plus elektrischer Winkel = Betrag der Drehung) R_P, welche durch den Positionssensor 17 abgetastet wird, versehen, um eine Differenz (Positionsfehler bzw. Positionsirrtum) zwischen der Befehlsposition und der Drehposition R_P zu berechnen und die Differenz an den Multiplizierer 23 auszugeben. In dem Multiplizierer 23 wird die Differenz mit einer Positionsschleifenproportionalverstärkung Kpp multipliziert, wobei das Ergebnis als ein Geschwindigkeitsbefehl an den Subtrahierer 24 ausgegeben wird. Der Subtrahierer 24 ist mit einer Geschwindigkeit als einem Differentiationswert versehen, welcher durch ein Differenzieren der Drehposition R_P durch den Differenzierer 25 erhalten wird.
Das Ergebnis der Subtraktion (Geschwindigkeitsirrtum bzw. Geschwindigkeitsfehler) in dem Subtrahierer 24 wird an den Multiplizierer 26 zur Multiplikation mit einer Geschwindigkeitsschleifenproportionalverstärkung Kvp gegeben, wobei der resultierende Wert an den Addierer 27 ausgegeben wird. Das Ergebnis der Subtraktion (Geschwindigkeitsfehler), welche durch den Subtrahierer 24 durchgeführt wird, wird auch an den Integrator 28 zum Integrieren gegeben. Das Ergebnis der Integration, welche durch den Integrierer 28 durchgeführt wird, wird an den Multiplizierer 29 zur Multiplikation mit einer Geschwindigkeitsschleifenintegralverstärkung Kvi gegeben, wobei der resultierende Wert an den Addierer 27 ausgegeben wird. Das Ergebnis der Addition, welche durch den Addierer 27 durchgeführt wird, ist als ein Drehmomentbefehl für den Eingabeanschluss des Drehmomentbegrenzers 32 vorgesehen. Der Drehmomentbegrenzer 32 begrenzt den Drehmomentbefehl, welcher von dem Addierer 27 ausgegeben wird, mit einer oberen Grenze und einer unteren Grenze und gibt den begrenzten Drehmomentbefehl an die Koordinatenumwandler 33U und 33V aus. Die Koordinatenumwandler 33U und 33V speichern jeweils wellenförmige Daten zum Versorgen des Servomotors 9 mit einem sinusförmigen Strom und werden mit einem mechanischen Winkel θ_M (Positionssensorsignal), welches durch den Positionssensor 17 abgetastet wird, versorgt.
Jeder der Koordinatenumwandler bzw. Koordinatenwandler 33U und 33V lesen die sinusförmigen Stromwellenformdaten in Antwort auf einen elektrischen Winkel θ_E aus, welche aus dem mechanischen Winkel θ_M (Positionssensorsignal) erhalten werden, welches durch den Positionssensor 17 abgetastet wurde, und geben die ausgelesenen Daten aus. Der Drehmomentbefehl, welcher mittels des Drehmomentbegrenzers 32 gegeben wird, wird mit den Stromwellenformdaten bzw. den gegenwärtigen Wellenformdaten multipliziert, um einen Amplitudenwert zu setzen. Es sollte anerkannt werden, dass die Wellenformdaten, welche von den Koordinatenumwandlern 33U und 33V ausgegeben werden, mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 120° übermittelt bzw. weitergegeben werden.
Die Wellenformdaten, welche von den Koordinatenumwandlern 33U und 33V ausgegeben werden, werden jeweils an die Subtrahierer 36U und 36V gegeben. In den Subtrahierern 36U und 36V werden jeweils Differenzen zwischen einem U-Phasenstrom und V-Phasenstrom erhalten, wobei die Ströme durch die Stromsensoren 37U und 37V gemessen abgetastet werden, welche jeweils an den U- und V-Phasen-Ausgabeanschlüssen des Umrichters 16 platziert sind. Die Stromsensoren 37U und 37V sind jeweils durch einen Stromtransformator (CT) aufgebaut. Die Ergebnisse der Subtraktion, welche von den Subtrahierern 36U und 36V ausgegeben werden, werden jeweils mit einer Stromschleifenproportionalverstärkung „cp” durch die Multiplizierer 38U und 38V multipliziert, und die multiplizierten Werte werden an den PWM-Generator/Vortreiber 39 ausgegeben.
Besonders werden dem PWM-Generator/Vortreiber 39 nur PWM-Befehle der Phasen U und V gegeben. Der PWM-Generator/Vortreiber 39 produziert intern einen PWM-Befehl für die Phase W basierend auf den PWM-Befehlen, welche an den PWM-Generator/Vortreiber 39 gegeben werden. Dann gibt der PWM-Generator/Vortreiber 39 Drei-Phasen PWM-Signale an Steueranschlüsse (Basen oder Gates) der Schaltelemente aus (beispielsweise Leistungstransistoren, Leistungs-MOS-FETs oder IGBTs), welche den Inverter 16 bzw. Umrichter 16 aufbauen.
Zusätzlich zu den obigen werden dem PWM-Generator/Vortreiber 39 Befehle aus dem zweiten Steuerabschnitt 13B gegeben. Solche Befehle ermöglichen es dem PWM-Generator/Vortreiber 39, AN/AUS-Signale an die Schaltelemente in dem Umrichter 16 zu geben, wodurch die Schaltelemente in Bremsmodi des Gegendrehmomentbremsens und Leistungserzeugungsbremsens (d. h. dynamischen Bremsens) betrieben bzw. getrieben werden.
Unter Bezugnahme nunmehr auf die 3 bis 9 wird hierin nachstehend der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, sind der Roboterkörper 1 und die Steuervorrichtung 11 über die Motorleitung 14 und die Geberleitung 15 verbunden. Die Geberleitung 15 jedoch kann ausfallen, um nicht länger bzw. weiterhin die Positionssensorsignale zu der Seite der Steuervorrichtung 11 auszugeben. Es ist sichergestellt, dass der Positionssensor 17, wenn er eine Funktion eines Erfassens einer Fehlfunktion hat, die Ergebnisse des Erfassens der Fehlfunktion als Irrtumsinformation bzw. Fehlerinformation zu Positionserfassungsdaten zur Übertragung zu der Seite der Steuervorrichtung 11 hinzufügt. Wenn eine solche Fehlerinformation zu der Steuervorrichtung 11 übertragen wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Bremsen angewandt, so dass die Umdrehung des Servomotors 9 in einer kürzeren Zeit gestoppt wird.
3 ist ein Flussdiagramm, welches die Inhalte eines Bremsvorganges, welcher durch den zweiten Steuerabschnitt 13B der Steuervorrichtung 11 durchgeführt wird, veranschaulicht. 3 zeigt repräsentativ einen Vorgang, welcher in jedem der sechs Schäfte, welche in 1 gezeigt sind, durchgeführt wird. In anderen Worten gesagt wird der Vorgang, ähnlich zu demjenigen, welcher in 3 gezeigt ist, für alle der sechs Schäfte durchgeführt.
Der zweite Steuerabschnitt 13B bestimmt, ob eine Fehlfunktion in dem Oppositionssensor 17 aufgetreten ist oder nicht unter Bezugnahme auf die Ausgabesignale des Positionssensors 17 (Schritt S1). Wie obenstehend erwähnt ist, wird bestimmt, dass eine „Fehlfunktion” aufgetreten ist, wenn die Ausgabesignale aufgrund des Ausfalls der Geberleitung 15 nicht länger zugeführt werden oder wenn Fehlerinformationen, welche in den Ausgabesignalen enthalten sind, erhalten werden. Wenn keine Fehlfunktion in dem Positionssensor 17 erfasst wird (NEIN bei Schritt S1), werden eine Drehposition und eine Drehgeschwindigkeit R_V des Servomotors 9 aus den Ausgabesignalen des Positionssensorss 17 (Schritt S2) erfasst. Dann wird der Servomotor 9 basierend auf den Ergebnissen der Erfassung (Schritt S3) gesteuert.
Es wird auch sichergestellt, dass der Positionssensor 17 die Anzahl von Umdrehungen R_N des Servomotors 9 unter Bezugnahme auf einen bestimmten Zeitpunkt ausgibt. Demzufolge entspricht die „Drehposition”, welche bei Schritt S2 erhalten wird, einer relativen Drehposition R_P (Betrag der Drehung) des Rotors in Hinsicht auf die Drehposition, welche zu dem vorangegangenen Zeitpunkt erhalten wird, wobei die Drehposition R_P aus dem mechanischen Winkel θ_M des Momentes und der Anzahl von Umdrehungen R_M abgeleitet wird.
Wenn eine Fehlfunktion des Positionssensors 17 wie obenstehend beschrieben erfasst wird, während der Servomotor 9 normal gesteuert wird (JA bei Schritt S1) werden die Informationen über die Drehposition R_P und die Drehgeschwindigkeit R_V nicht länger von dem Positionssensor 17 erhalten. Dann befiehlt der zweite Steuerabschnitt 13B über den PWM-Generator/Vortreiber 39, zu beginnen, ein Gegendrehmomentbremsen für eine vorbestimmte Zeitdauer T3 (eine dritte Zeitdauer), welche für den Servomotor 9 voreingestellt ist, anzuwenden, basierend auf der Drehposition R_P und der Drehgeschwindigkeit R_V, welche bei Schritt S2 erhalten werden, unmittelbar bevor die Fehlfunktion erfasst wird (Schritt S4). In diesem Falle wird eine Phasendifferenz von der Phase des Versorgungsstroms (hierauf wird hierin nachstehend auch Bezug genommen als „Versorgungsstromphase”) an die obige Drehposition weitergegeben bzw. vermittelt bzw. übermittelt (ein elektrischer Winkel θ_E in diesem Falle), so dass das Gegen- bzw. Umkehrdrehmoment, welches auf die Drehrichtung des Momentes des Servomotors 9 wirkt, maximiert wird. Die Anwendung des Gegendrehmomentbremsens wird fortgesetzt, bis die vorbestimmte Zeitdauer T3 verstreicht (Schritt S4A). Wenn JA bei Schritt S4A erhalten wird, d. h., wenn das Gegendrehmomentbremsen für die Zeitdauer T3 angewendet worden ist, befiehlt der zweite Steuerabschnitt 13B dem PWM-Generator/Vortreiber 39, das Gegendrehmomentbremsen bei Schritt S4B zu lösen.
7 ist eine Darstellung, welche eine Abhängigkeit der Änderung des Drehmoments in dem Robotersystem 1, welche in dem Servomotor 9 bei der Phasendifferenz zwischen einem elektrischen Winkel und einem Antriebsstrom erzeugt wird, und auch die anziehende/abstoßende Kraft, welche zwischen eine Stator und einem Rotor wirkt, veranschaulicht. Wie beispielsweise in 7 gezeigt ist, wird unter der Annahme, dass die Phasendifferenz von der Versorgungsstromphase –90° ist, wenn sich der Servomotor in einer Drehung im Uhrzeigersinn dreht, die Kraft des Gegendrehmomentbremsens in der Richtung der gegen den Uhrzeigersinn befindlichen Drehung maximiert.
Nach dem Verstreichen der Zeitdauer zum Anwenden des Gegendrehmomentbremsens (hierauf wird hierin nachstehend auch Bezug genommen als „Anwendungszeitdauer” des Gegendrehmomentbremsens) wird befohlen, dass die Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens (d. h. des dynamischen Bremsens) auf den Servomotor 9 bei bzw. in dem nachfolgenden Schritt S5 begonnen wird. Das heißt, dem PWM-Generator/Vortreiber 39 wird von dem zweiten Steuerabschnitt 13B befohlen, beispielsweise alle der Schaltelemente auf einer oberen Armseite abzuschalten und alle Schaltelemente auf einer unteren Armseite in dem Umrichter 16 anzuschalten. Dies bildet Schleifen zum Durchführen eines Kurzschlussstromes zu den individuellen Phasenwicklungen des Servomotors 9. Ein Schalter und ein serieller Kreis von regenerativen Widerstandselementen kann, wie zwischen DC-Bus-Leitungen des Inverters bzw. Umrichters 16 benötigt, bereitgestellt sein, um zu erreichen, dass die regenerativen Widerstandselemente durch Schließen des Schalters Strom verbrauchen.
Dann wird, wenn individuelle Phasenströme Iu, Iv und Iw des Servomotors 9 zur Messung erlangt werden, während das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird (Schritt S6) die Geschwindigkeit R_V berechnet und basierend auf diesen Strömen (Schritt S7) abgeschätzt. Demzufolge ist es wünschenswert, dass die Zeitdauer von dem Zeitpunkt des Beginnens des Bremsens, während welcher das Leistungserzeugungsbremsen bei Schritt S5 begonnen wird, angewendet zu werden, ausreichend ist zum Stabilisieren der Phasenströme Iu, Iv und Iw. Die Zeitdauer hängt von Faktoren wie beispielsweise der Wicklungsimpedanz eines Motors ab, kann aber beispielsweise einige Millisekunden sein.
Hierin wird nachstehend eine Beziehung zwischen dem Leistungserzeugungsbremsen und den Phasenströmen Iu, Iv und Iw beschrieben. Wenn die Induktivität der Wicklung eines Motors L ist und ein Phasenstrom I ist, wird die gegenelektromotorische Kraft, welche in Antwort auf die Änderung des Stromes, welcher durch die Wicklung durchgeführt wird, erzeugt wird, ausgedrückt durch „–L·dI/dt”. In einem Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors hoch ist, wird insbesondere der Phasenstrom I durch die Induktivität L während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens verringert und demnach wird das Bremsdrehmoment verringert. In einem Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors niedrig ist, wird der Einfluss der Induktivität L verringert, doch die elektromotorische Kraft wird auch verringert und demnach wird das Bremsdrehmoment wieder verringert.
In anderen Worten gesagt ist die Kraft des Leistungserzeugungsbremsens in einem beschränkten bzw. begrenzten Bereich der Drehgeschwindigkeit hoch, jedoch in einem Niedrig- oder Hochgeschwindigkeitsbereich verringert in Vergleich mit dem Gegendrehmomentbremsen.
6 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Beziehung zwischen den Umdrehungen pro Minute (rpm) eines Motors und dem Bremsdrehmoment (Nm) veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt ist, erreicht das Bremsdrehmoment, welches wirkt, bei ungefähr 900 rpm einen Höchststand. Die Phasenströme Iu, Iv und Iw, welche erlangt bzw. erhalten werden, während das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird, werden durch die folgenden Formen ausgedrückt: Iu = {Vu – (N·dφu/dt + 1·dIu/dt}/R (1.1) Iv = {Vv – (N·dφv/dt + 1·dIv/dt}/R (1.2) Iw = {Vw – (N·dφw/dt + 1·dIw/dt}/R (1.3) , wobei Vu, Vv und Vw eine Spannung sind (welche Null wird, während das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird), welche an die jeweiligen Phasenwicklungen angelegt ist, φu, φv und φw magnetische Feldflüsse sind, welche mit den jeweiligen Phasenwicklungen verbunden sind, N die Anzahl von Umdrehungen bzw. Drehungen der Wicklung ist, und R hierin ein externer Widerstand wie beispielsweise der Widerstand der Wicklung und der Widerstand einer anderen Verdrahtung ist.
Die Phasenströme Iu, Iv und Iw, welche erhalten werden, während das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird, werden auch durch die folgenden Formeln ausgedrückt: Iu = k·sin(θ_E + σθ_E) (2.1) Iv = k·sin(θ_E + σθ_E + 2π/3) (2.2) Iw = k·sin(θ_E + σθ_E + 4π/3) (2.3) , wobei σθ_E eine Stromphasenverschiebung ist, welche durch die Wicklungsinduktivität L verursacht ist. Die Stromphasenverschiebung σθ_E, welche eine Funktion der Drehgeschwindigkeit ist, kann im Vorfeld erhalten werden.
4 ist eine Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel θ_E und den individuellen Phasenströmen Iu, Iv und Iw (wobei σθ_E = 0) veranschaulicht. 5 ist eine Darstelung, welche auf einem Einheitskreis eine Phasenbeziehung zwischen den individuellen Phasenströmen veranschaulicht.
Die folgende Formel (3) ist aus den Formeln (2.1) bis (2.3) abgeleitet: Iu² + Iv² + Iw² = 1,5·k² (3)
Ein Koeffizient „k” kann aus Formel (3) berechnet werden. Der Koeffizient k wird bestimmt basierend auf den Umdrehungen pro Minute eines Motors sowie den Charakteristiken des Motors und des Umrichters. Die Umdrehungen pro Minute (welche im Allgemeinen linear sind), d. h. die Drehgeschwindigkeit R_V eines Motors kann korrekt geschätzt werden durch ein Berechnen der Beziehung zwischen dem Koeffizienten k und den Umdrehungen pro Minute (rpm) im Vorfeld. Demnach wird bei Schritt S7 die Drehgeschwindigkeit R_V aus Formel (3) berechnet. Wenn beispielsweise eine Beziehung R_V = α·k (α ist ein Proportionalitätskoeffizient) aufgestellt ist, wird die Drehgeschwindigkeit R_V aus der folgenden Formel (4) berechnet: R_V = ↦{(Iu² + Iv² + Iw²)/1,5}/α (4) , wobei das Wurzelzeichen eine Quadratwurzel des Wertes in den geschweiften Klammern {} ist.
Bei dem nachfolgenden Schritt S8 wird ein Wert von (θ_E + σθ_E) aus den Formeln (2.1) bis (2.3) unter Verwendung einer inversen trigonometrischen Funktion berechnet. Besonders eine Phase (θ_E + σθ_E), welche ein Verhältnis zwischen den inviduellen Amplituden des 3-Phasenstromes erfüllt, kann, wie in 4 gezeigt ist, eindeutigt bestimmt werden. Weiterhin wird auch bei dem nachfolgenden Schritt S9 die gegenwärtige Pasenverschiebung σθ_E aus der Funktion der Drehgeschwindigkeit R_V, welche bei Schritt S7 berechnet worden ist, berechnet, um dadurch letztendlich den elektrischen Winkel σθ_E zu berechnen.
Bei einer Abschätzung der Drehgeschwindigkeit R_V und des elektrischen Winkels θ_E wird, wie obenstehend beschrieben, die vorliegende Drehposition R_P des Servomotors 9 geschätzt und basierend auf diesen Werten für den Fall ausgewählt, in dem das letzte Gegendrehmomentbremsen angewandt wurde (Schritt S10).
Dann bestimmt bei Schritt S10A der zweite Steuerabschnitt 13B, ob eine vorbestimmte erste Zeitdauer T1 verstrichen ist oder nicht, während welcher das Leistungserzeugungsbremsen fortgeführt wird. In anderen Worten gesagt, ist die erste Zeitdauer T1 als eine Anwendungszeitdauer für das Leistungserzeugungsbremsen voreingestellt. Falls bei Schritt S10A NEIN bestimmt wird, wird dieser Schritt wiederholt, um zu warten, bis die erste Zeitdauer T1 verstreicht. Wenn bei Schritt S10A JA bestimmt wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S10B voran, in dem der zweite Steuerabschnitt 13B dem PWM-Generator/Vortreiber 39 befiehlt, das Leistungserzeugungsbremsen zu lösen, welches für die erste Zeitdauer T1 angedauert hat.
Dann schreitet der zweite Steuerabschnitt 13B zu Schritt S11 voran, um zu bestimmen, ob der Servomotor 9 in Antwort auf das bisherige angewandte Leistungserzeugungsbremsen gestoppt worden ist oder nicht. Die Bestimmung bei Schritt S11 wird durch ein Überprüfen der Stromwerte durchgeführt. Wenn die Stromwerte einen Nullwert haben, wird bestimmt, dass der Servomotor 9 gestoppt worden ist. Wenn jedoch bestimmt wird, dass der Servomotor 9 noch nicht gestoppt worden ist (NEIN bei Schritt S11) wird befohlen, dass das Durchführen des Gegendrehmomentbremsens bei Schritt S12 begonnen wird. Weiterhin wird bei Schritt S12A durch den zweiten Steuerabschnitt 13B bestimmt, ob eine vorbestimmte zweite Zeitdauer während welcher das Gegendrehmomentbremsen fortgeführt wird, verstrichen ist oder nicht. Das heißt, die zweite Zeitdauer T2 ist als eine Anwendungszeitdauer für das weitere Gegendrehmomentbremsen vorbestimmt. Diese zweite Zeitdauer T2 kann gleich oder unterschiedlich von der dritten Zeitdauer T3 und/oder der ersten Zeitdauer T1 sein.
Wenn bei Schritt S12A NEIN bestimmt wird, wird dieser Schritt S12A zum Abwarten des Ablaufs der zweiten Zeitperiode T2 wiederholt. Im Gegensatz dazu schreitet die Verarbeitung, wenn bei Schritt S12A JA bestimmt wird, zu Schritt S12B voran, wo befohlen wird, dass das Gegendrehmomentbremsen, welches für die zweite Zeitdauer fortgeführt wurde, gelöst wird. Dann wird die Steuerung veranlasst, zu Schritt S5 zurückzukehren. Auf diesem Wege werden das Leistungserzeugungsbremsen und das Gegendrehmomentbremsen alternierend angewandt, bis der Servomotor 9 gestoppt ist (JA bei Schrit S11). Wenn es bestätigt wird, dass der Servomotor 9 gestoppt ist, wird diese Steuerungsverarbeitung beendet.
Das Gegendrehmomentbremsen bei Schritt S12 wird angewandt, um eine Stoppbahn bzw. Ahhaltebahn- bzw. -ortskurve zur Verwendung bei dem Auftreten einer Fehlfunktion zu erzeugen, welche im Voraus bestimmt werden kann. Besonders sendet der zweite Steuerabschnitt 13B einen Befehl an den ersten Steuerabschnitt 13A, so dass das Gegendrehmomentbremsen angewandt wird, während eine Positionsregelung und eine Geschwindigkeitsregelung durchgeführt werden, in einer ähnlichen Art und Weise zur normalen Steuerung bzw. Regelung in dem Regel- bzw. Steuersystem, welches in 2 gezeigt ist, basierend auf der Drehgeschwindigkeit R_V und dem elektrischen Winkel θ_E, welche in den Schritten S7 bis S9 geschätzt werden. Der Grad der Verzögerung als ein Ergebnis der Anwendung des Bremsens kann auch aus der Veränderungsgeschichte bzw. aus dem Veränderungsverlauf der geschätzten Drehgeschwindigkeit R_V aufgenommen bzw. hergeleitet werden. Darüber hinaus kann der elektrische Winkel θ_E nach dem Ablauf einer kurzen Zeitdauer auch aus der Drehgeschwindigkeit R_V und dem Grad der Verzögerung geschätzt werden. Beispielsweise kann ein elektrischer Winkel θ_E(t + Δt) zu dem Zeitpunkt des Ablaufs einer sehr kurzen Zeitdauer Δt nach einer Zeit t für einen elektrischen Winkel θ_E(t), welcher zu der Zeit t geschätzt wurde, mit der folgenden Formel (5) angenähert werden: θ_E(t + Δt) ≈ θ_E(t) + R_V·Δt (5)
Auf diesem Weg wird die Phasenstromsteuerung bzw. -regelung auch unter Verwendung des geschätzten elektrischen Winkels θ_E, welcher einer verstrichenen Zeit entspricht, fortgesetzt.
8 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches dem Vorgang entspricht, welcher in 3 veranschaulicht ist. In 8 zeigen die horizontale Achse die Zeit t und die vertikale Achse die Drehposition R_P (= Anzahl von Umdrehungen R_N + mechanischer Winkel θ_M) des Servomotors 9 an. Die vertikale Achse zeigt einen Zustand an, in dem sich die Drehposition R_P in Richtung einer geschätzten endgültigen Stoppposition unabhängig von der Zunahme/Abnahme der Drehposition R_P ändert. Wenn eine Fehlfunktion des Positionssensors 10 detektiert wird (JA bei Schritt S1 von 3), wird ein erstes Gegendrehmomentbremsen (Schritt S4 von 3 entsprechend einer Dauer A von 8) angewandt. Da keine korrekte Positionsinformation in dieser Dauer A erhalten wird, wird das Gegendrehmomentbremsen nicht immer unter Weitergabe bzw. Vermittlung einer geeigneten Versorgungsstromphasendifferenz angewandt. Die Anwendung des Gegendrehmomentbremsen verursacht auch kausal eine Abweichung in einer geschätzten Drehposition R_P.
Dem Ablauf der Dauer A folgt eine andere Dauer B zum Anwenden des Leistungserzeugungsbremsens (Schritte S5 bis S10 von 3). In dieser Dauer B werden die Drehgeschwindigkeit R_V und der elektrische Winkel θ_E aus den erlangten Phasenströmen Iu, Iv und Iw abgeschätzt.
9 ist eine erläuternde Darstellung, welche veranschaulicht, wie die Drehposition R_P in der Dauer B bestimmt wird. Die „geschätzte Position”, welche in 9 angezeigt ist, bezieht sich auf die vorliegende bzw. gegenwärtige Drehposition R_P (geschätzte Drehposition), welche aus der Änderung der Drehgeschwindigkeit R_V geschätzt wird, zu diesem Zeitpunkt der Bestimmung erreicht worden zu sein. Der elektrische Winkel θ_E, welcher unter Verwendung der Formel (5) geschätzt wird, wird bestimmt, in einen Bereich von 0 bis 360° zu fallen. Die tatsächliche Drehposition R_P des Servomotors 9 hängt jedoch davon ab, wie viele Male der Servomotor 9 sich während der Dauer A gedreht hat.
Demnach sind die Mehrzahl von „Kandidatenpositionen (abgeschätzte Kandidatenpositionen)”, welche in 9 angezeigt sind, Kandidaten-Drehpositionen, welche die obige Anzahl von Umdrehungen berücksichtigen und von welchen jede eine Einheit eines mechanischen Winkels entsprechend einem elektrischen Winkel hat, welcher in einem Bereich von 0 bis 360° fällt. Die „Kandidatenposition”, welche am nächsten zu der „geschätzten Position” ist, wird als die Drehposition R_P bestimmt, welche zu diesem Zeitpunkt geschätzt wird (fest bestimmt als eine abgeschätzte Drehposition), um dadurch einen Fehler zu korrigieren.
Die Steuerung bzw. Regelung des Gegendrehmomentbremsen (eine andere Dauer A') in bzw. bei dem nachfolgenden Schritt S12 wird wieder gestartet, basierend auf der Drehposition R_P, welche in der Dauer B geschätzt wird. Von diesem Zeitpunkt an wird die Umdrehung des Servomotors 9 gestoppt durch ein alternierendes Wiederholen des Leistungserzeugungsbremsens und des Gegendrehmomentbremsen. Es sollte anerkannt werden, dass die Drehposition R_P, welche in der Dauer B nach dem Durchführen des Schrittes S4 geschätzt wird, der „ersten geschätzten Drehposition” entspricht, und dass die Drehposition R_P, welche in der Dauer B nach Durchführen des Schrittes S12 geschätzt wird, der „nachfolgenden geschätzten Drehposition” entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform drücken die Dauer A, die Dauer B und die Dauer A' jeweils vorbestimmte erste, zweite und dritte Zeitdauern T1, T2 und T3 aus, welche gleich zueinander oder verschieden voneinander sein können.
In dem obenstehend beschriebenen Vorgang wird die Umdrehung des Servomotors 9 durch ein genaues Abschätzen der Drehposition R_P des Servomotors 9a auch in Abwesenheit der Positionsinformation von dem Positionssensor 17 gestoppt. Demzufolge kann die Lage der endgültigen Stoppposition auch im Voraus geschätzt werden. In einem 6-Achsen-Roboter, wie in 1 gezeigt ist, kann für die individuellen Servomotoren 9 eine ähnliche Regelung bzw. Steuerung der jeweiligen Schäfte (für den ersten bis sechsten Arm 3 bis 8) durchgeführt werden, um dadurch die Stopppositionen der individuellen Servomotoren 9 (für den ersten bis sechsten Arm 3 bis 8) abzuschätzen. Demzufolge wird eine kollektive Regelung bzw. Steuerung der Servomotoren 9 eine Gruppensteuerung bzw. -regelung der Arme ermöglichen, durch welche die Hand an dem Spitzenende der Arme eine Zielstoppposition erreichen kann ohne es den individuellen Schäften zu ermöglichen, getrennt gestoppt zu werden.
Es sei nun die Genauigkeit der Abschätzung des elektrischen Winkels θ_E diskutiert.
(1) Bedingung zum Anwenden eines Gegendrehmomentbremsen:
Wenn ein Fehler des elektrischen Winkels θ_E ± 90° überschreitet, wird ein Gegendrehmomentbremsen nicht länger arbeiten, sondern es kann im Gegenteil eine Beschleunigungskraft herstellen. Demzufolge ist es nötig, dass, um es einem Gegendrehmomentbremsen zu erlauben, zu arbeiten, der Fehler kleiner als ±90° ist.
(2) Bedingung zum Erreichen einer Bremskraft größer als diejenige der Leistungserzeugungsbremskraft durch Anwenden eines Gegendrehmomentbremsens:
Wie in 6 gezeigt ist, wendet ein Gegendrehmomentbremsen im Allgemeinen eine Bremskraft an, welche um einen Faktor von 3 oder dergleichen größer ist als das Nenndrehmoment. Andererseits ist die Bremskraft, welche durch das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird, allenfalls um einen Faktor 2 oder dergleichen größer als das Nenndrehmoment und viel geringer in einem Hochgeschwindigkeitsbereich. Demzufolge wird eine Bremskraft von ungefähr 2/3 der maximalen Bremskraft, welche durch ein Gegendrehmomentbremsen angewandt wird, größer sein als die Bremskraft, welche durch das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird. Die Phasengenauigkeit, welche in diesem Falle benötigt wird, ist ±42° oder weniger.
(3) Genauigkeit, welche benötigt wird zum Abschätzen der Drehposition R_P:
Wie in 9 gezeigt ist, muss die Genauigkeit, welche zum Abschätzen der Drehposition R_P benötigt wird (hierin wird nachstehend auf diese Genauigkeit auch Bezug genommen als „Anforderungsgenauigkeit”) nur von einem Niveau sein, welches es einer geschätzten Position ermöglicht, am nächsten zu irgendeiner von Kandidatenpositionen zu sein. Demzufolge kann die Anforderungsgenauigkeit ±180° oder weniger sein.
Unter der Betrachtung der drei Bedingungen, welche obenstehend erläutert sind, kann folglich die Anforderungsgenauigkeit ±42° oder weniger sein.
Wie obenstehend beschrieben ist, wendet der zweite Steuerabschnitt 13B gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Leistungserzeugungsbremsen bei einer Bestimmung des Auftretens einer Fehlfunktion in dem Positionssensor 17 an. Dann schätzt der zweite Steuerabschnitt 13B den elektrischen Winkel θ_E des Momentes basierend auf den Werten der individuellen Phasenströme des Servomotors 9, welche während der Anwendung des Leistungserzeugungsbremsens abgetastet werden, oder besonders basierend auf dem Verhältnis zwischen den individuellen Phasenströmen Iu, Iv und Iw. Wenn das Leistungserzeugungsbremsen gestoppt wird, wendet der zweite Steuerabschnitt 13B ein Gegendrehmomentbremsen gemäß dem abgeschätzten elektrischen Winkel θ_E an.
Besonders wenn der elektrische Winkel θ_E aufgrund des Auftretens solch einer Fehlfunktion in dem Positionssensor 17 nicht länger erhalten wird, wird der elektrische Winkel θ_E des Momentes aus den Werten der Ströme der individuellen Phasen abgeschätzt, welche während des Anwenden des Leistungserzeugungsbremsens abgetastet werden. Demnach kann ein Gegendrehmomentbremsen gemäß dem elektrischen Winkel θ_E auf den Servomotor 9 angewandt werden.
Auf diesem Wege ist es nicht notwendig, dass ein Bremsmechnismus oder dergleichen für einen Nothalt für die Positionsabschätzung und die Stoppregelung bzw. -steuerung, welche obenstehend beschrieben sind, getrennt vorgesehen ist. Weiterhin wird im Gegensatz zu der positionssensorlosen Regelung bzw. Steuerung keine komplizierte Berechnung für die Abschätzung und die Stopp-Regelung bzw. Steuerung, welche obenstehend beschrieben sind, benötigt. Das heißt, ein Gegendrehmomentbremsen, welches eine hohe Bremskraft hat, kann mit einer einfachen Regelung bzw. Steuerung angewandt werden.
Demnach ist kein zusätzlicher Raum für ein Platzieren des Robotersystems notwendig und demnach werden Kosten wie beispielsweise Entwicklungskosten der Regel- bzw. Steuervorrichtung 11 nicht erhöht. Nichtsdestotrotz stellt die Positionsabschätzung und Stoppregelung bzw. Steuerung, welche obenstehend beschrieben ist, einen prompten Halt bzw. ein promptes Stoppen des Servomotors 9 der individuellen Schäfte beim Auftreten einer Fehlfunktion in dem Positionssensor 17 sicher, um dadurch die Tätigkeit des Roboterkörpers 1 zu stoppen.
Weiterhin schätzt der zweite Steuerabschnitt 13B die Drehgeschwindigkeit R_V basierend auf der Beziehung zwischen der Summe der Quadrate der Phasenströme Iu, Iv und Iw und dem Koeffizienten k, welcher von der Konstanten und der Drehgeschwindigkeit R_V des Servomotors 9 abhängt. Bei einer Abschätzung der Drehgeschwindigkeit R_V schätzt der zweite Steuerabschnitt 13B eine Drehposition während der Anwendung des Gegendrehmomentbremsen, welche nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer erreicht werden wird, basierend auf dem abgeschätzten elektrischen Winkel θ_E und der abgeschätzten Drehgeschwindigkeit R_V.
Wenn die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, wird wieder ein Leistungserzeugungsbremsen angewandt, um eine Mehrzahl von geschätzten Kandidatenpositionen gemäß einem elektrischen Winkel, welcher geschätzt wird, während das Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird, zu setzen bzw. zu bestimmen. Dann bestimmt der zweite Steuerabschnitt 13B fest eine aus der Mehrzahl von geschätzten Kandidatenpositionen als die geschätzte Drehposition R_P, und zwar diejenige, welche einen Wert am nächsten zu der geschätzten Drehposition hat. Auf diesem Wege wird die Drehposition R_P genau bestimmt und demnach kann die letztendliche Stoppposition für die Hand an der Spitze des Roboterkörpers 1, welcher durch die Servomotoren 9 betrieben wird, abgeschätzt werden. Beispielsweise wird die Hand an der Spitze des Roboterkörpers 1 gestoppt, ihrer linearen Bewegung zu folgen, während eine Korrektur auf die Beziehung zwischen den Drehpositionen der individuellen Schäfte bewirkt wird.
Der zweite Steuerabschnitt 13B wendet alternierend und wiederholt Leistungserzeugungsbremsen und Gegendrehmomentbremsen an, bis der Servomotor 9 stoppt. Demzufolge kann die wiederholte Anwendung von Gegendrehmomentbremsen das Stoppen bzw. Anhalten des Servomotors 9 vorverlegen. Weiterhin wendet der zweite Steuerabschnitt 13B vor dem Starten des ersten Leistungserzeugungsbremsens ein Gegendrehmomentbremsen für eine vorbestimmte Zeitdauer basierend auf dem elektrischen Winkel θ_E an, welcher unmittelbar vor der Bestimmung des Auftretens der Fehlfunktion in dem Positionssensor 17 erhalten wurde. Während dieses Gegendrehmomentbremsens wird auch die geschätzte Drehposition R_P fest in einer ähnlichen Art und Weise, wie sie obenstehend beschrieben ist, bestimmt.
Besonders der elektrische Winkel θ_E, welcher aus dem Positionssensor 17 unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Bestimmung des Auftretens der Fehlfunktion abgeleitet wurde, kann als ein geeigneter Wert angesehen werden, welcher eine Kontinuität von der Steuerung hat, welche bis dahin ausgeführt wurde. Demzufolge wird eine Anwendung von Gegendrehmomentbremsen vor dem Beginnen des Leistungserzeugungsbremsens das Anhalten des Servomotors 9 weiter vorverlegen.
Dann wird die Drehposition R_P während der Anwendung des Gegendrehmomentbremsen geschätzt und fest bestimmt, welche nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer erreicht werden würde, um dadurch die Drehposition R_P in dem Fall zu bestimmen, in dem das Leistungserzeugungsbremsen zuerst gestartet wird.
Das Gegendrehmomentbremsen wird über die Zeitdauer davon hin angewandt durch ein konstantes Berechnen des elektrischen Winkels θ_E des Servormotors 9 basierend auf dem abgeschätzten elektrischen Winkel θ_E und der abgeschätzten Drehgeschwindigkeit R_V.
(Zweite Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 10 wird hierin nachstehend eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen sind den Komponenten bzw. Bauteilen, welche identisch mit denen oder ähnlich zu denen in der ersten Ausführungsform sind, dieselben Bezugszeichen zugewiesen für den Zweck des Auslassens von nicht notwendigen Erklärungen. In der zweiten Ausführungsform werden Unterschiede von der ersten Ausführungsform beschrieben.
10 ist ein Flussdiagramm gemäß der zweiten Ausführungsform, welches dem Flussdiagramm, welches in 3 veranschaulicht ist, entspricht. Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist ähnlich zu demjenigen der ersten Ausführungsform, die Inhalte der Steuerung bzw. Regelung, welche durch den zweiten Steuerabschnitt 13B durchgeführt werden, sind jedoch geringfügig unterschiedlich. Das heißt, wenn eine „NEIN”-Bestimmung in Schritt S11 gemacht wird, wird es sichergestellt, dass die Steuerung bzw. Regelung zu den Schritten S13 bis S16 voranschreitet.
Bei Schritt S13 wird ein Fehler Er(n) zwischen einem elektrischen Winkel θ_EB, welcher bei Schritt S8 berechnet wird, und dem elektrischen Winkel θ_EA, welcher bei Schritt S4 geschätzt wird, wie durch die folgende Formel (6) ausgedrückt berechnet ist. Er(n) = θ_EB(B) – θ_EA (6)
In diesem Falle kann der elektrische Winkel θ_EA derjenige sein, welcher während der Zeitdauer des Anwendens des Gegendrehmomentbremsen in den vorangehend ausgeführten Schritten S16, S16A und S16B (welche den Schritten S12, S12A und S12B entsprechen) geschätzt wurde.
Dann wird eine Anwendungszeitdauer T_RB (entsprechend einer veränderbaren bzw- anpassbaren zweiten Zeitperiode T2) zum Anwenden eines Gegendrehmomentbremsen berechnet (Schritt S14). Die Anwendungszeitdauer T_RB wird beispielsweise unter Verwendung der folgenden Formel (7) berechnet: T_RB(n) = T_RB(n – 1)·Pc/{Er(n) + β} (7) , wobei T_RB(n) eine Anwendungszeitdauer ist, welche dieses Mal berechnet werden soll, T_RB(n – 1) eine vorangehende Anwendungszeitdauer ist, Pc eine Anforderungsgenauigkeit zum Abschätzen des elektrischen Winkels θ_E ist, welche in der ersten Ausführungsform diskutiert ist, und β ein Erlaubnisgrad ist. Die Anwendungszeitdauer T_RB(n) entspricht der Länge der Dauer A', welche in 8 gezeigt ist. Der Erlaubnisgrad β wird vorab bestimmt entsprechend dem tatsächlich verwendeten Steuerungs- bzw. Regelsystem und Treibersystem bzw. Antriebssystem. Bezüglich der vorangehenden Anwendungszeitdauer T_RB(n – 1) wird ebenfalls ein Anfangswert im Voraus bestimmt. Wenn die Anwendungszeitdauer T_RB(n) berechnet worden ist, wird T_RB(n) als ein Wert der vorangehenden Zeitdauer T_RB(n – 1) zur Verwendung in der nachfolgenden Berechnung (Schritt S15) gespeichert. Durch ein Verwenden der berechneten (d. h. angepassten) Anwendungszeitdauer T_RB(n) wird das Gegendrehmomentbremsen bei Schritten S16, S16A und S16B durchgeführt, welche ähnlich den Schritten S12, S12A und S12B sind.
Die Referenz n ist hierin beabsichtigt, um auf einen gewissen Zyklus des periodisch berechneten Fehlers Er oder der Anwendungszeitdauer T_RB(... n – 1, n, n + 1, ...) Bezug zu nehmen. Besonders wenn (n) ein Wert ist, welcher in einem gegenwärtigen Regel- bzw. Steuerzyklus (oder einem Berechnungszyklus) berechnet wird, impliziert (n – 1) einen Wert, welcher in dem vorangegangenen Regel- bzw. Steuerzyklus (oder Berechnungszyklus) berechnet wurde.
Der rechte Term der Formel (7) schließt „Pc/{Er(n) + β}” ein, welches ein Verhältnis der Anforderungsgenauigkeit Pc zu der Summe des Fehlers Er(n) und dem Erlaubnisgrad β anzeigt. Gemäß Formel (7) wird, wenn eine Beziehung Pc < Er(n) + β von dem Verhältnis abgeleitet wird, die Anwendungszeitdauer T_RB(n) bestimmt, um kürzer zu sein, als die vorangehende Anwendungszeitdauer T_RB(n – 1). Wenn von dem Verhältnis eine Beziehung Pc > Er(n) + β abgeleitet wird, wird T_RB(n) bestimmt, um länger zu sein als die vorangehende Anwendungszeitdauer T_RB(n – 1).
Demnach wird die Genauigkeit der Abschätzung des elektrischen Winkel θ_E verbessert. In dieser Hinsicht wird die Anzahl von Anwendungen von Gegendrehmomentbremsen im Ergebnis erhöht werden, eine Bremskraft wird jedoch zuverlässig angewandt, um den Servomotor 9 in einer kurzen Zeit zu stoppen. In anderen Worten gesagt, realisiert der obige Betrieb eine Lernfunktion zum Berechnen eines Optimalwertes der Anwendungszeitdauer T_RB(n).
Wie obenstehend beschrieben ist, berechnet der zweite Steuerabschnitt 13B gemäß der zweiten Ausführungsform einen Fehler Er(n) zwischen dem elektrischen Winkel θ_EA, welcher in der Dauer A' zum Anwenden des Umkehrdrehmomentbremsens geschätzt wird und dem elektrischen Winkel θ_EB, welcher in der Zeitdauer B für das Anwenden des Leistungserzeugungsbremsens geschätzt wird. Dann verlängert, wenn der Fehler Er(n) verringert wird, der zweite Steuerabschnitt 13B die Anwendungszeitdauer T_RB(n), und wenn der Fehler Er(n) erhöht wird, verkürzt er die Anwendungszeitdauer T_RB(n). Besonders die Anwendungszeitdauer T_RB(n), d. h. die zweite Zeitdauer T2 wird anpassbar basierend auf Formel (7) gesetzt bzw. gewählt bzw. bestimmt. Demzufolge wird die Anwendungszeitdauer T_RB(n) gemäß der Zunahme/Abnahme des Fehlers Er(n) angepasst, welcher auf der Anforderungsgenauigkeit Pc, welche in Einheiten des Systems benötigt wird, basiert, wodurch eine Bremskraft auf den Servomotor 9 zuverlässig weitergeleitet wird. Die Vorteile, welche in der ersten Ausführungsform erhalten werden, können demnach auch in der zweiten Ausführungsform erhalten werden.
(Dritte Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 11 wird hierin nachstehend eine dritte Ausführungsform beschrieben. In der dritten Ausführungsform sind Unterschiede von der zweiten Ausführungsform beschrieben.
In der dritten Ausführungsform ist ähnlich zu der zweiten Ausführungsform die Lernfunktion für die Anwendungszeitdauer T_RB(n) auch realisiert. In diesem Fall wird eine Regelung bzw. Steuerung jedoch, wenn die Genauigkeit zum Abschätzen des elektrischen Winkels θ_E nicht als erhöht bzw. verbessert erwartet wird, eine Regelung bzw. Steuerung derart bewirkt, dass das Gegendrehmomentbremsen gestoppt wird.
11 ist ein Flussdiagramm gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche einem Teil des Flussdiagramms, welches in 10 veranschaulicht ist, entspricht. Wenn eine „NEIN”-Bestimmung in bzw. bei Schritt S11 gemacht wird, wird bestimmt, ob ein Stoppflag gesetzt worden ist oder nicht, welches bei Schritt S27, welcher später beschrieben wird (Schritt S21) gesetzt wird. Da das Stoppflag in einem anfänglichen Zustand gelöscht wurde (NEIN) (beispielsweise dem Zeitpunkt von JA bei Schritt S1) schreitet die Steuerung bzw. Regelung zu dem nachfolgenden Schritt S22 voran.
Bei Schritt S22 wird bestimmt, ob der Fehler Er die Anforderungsgenauigkeit Pc übersteigt oder nicht. Wenn eine Beziehung Er > Pc nicht begründet ist (NEIN), schreitet die Steuerung bzw. Regelung zu Schritt S23 voran. Wenn eine Beziehung Er > Pc begründet ist (JA), schreitet die Steuerung bzw. Regelung zu Schritt S24 voran. Bei Schritt S23 wird ein Er-Zähler heruntergezählt bzw. dekrementiert bzw. verringert (wenn jedoch ein Zählerwert Null ist, wird ein Wert von Null aufrechterhalten). Bei Schritt S24 wird der Er-Zähler erhöht bzw. hinaufgezählt. Nach Durchführung von Schritt S23 oder S24 schreitet die Regelung bzw. Steuerung zu Schritt S25 voran.
Bei Schritt S25 wird bestimmt, ob eine Laufzeitüberwachung, welche beispielsweise das Zählen der Zeit nach Durchführung des Schrittes S4 gestartet hat, die Zeit entsprechend einer vorbestimmten Überwachungszeitdauer hinaufgezählt hat oder nicht. Wenn die Zeit nicht hinaufgezählt wurde (NEIN), geht die Steuerung bzw. Regelung zu Schritt S14 über. Wenn die Zeit hinaufgezählt wurde (JA), schreitet die Steuerung bzw. Regelung zu Schritt S26 voran. Bei Schritt S26 wird bestimmt, ob der Zählerstand des Er-Zählers einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht hat oder nicht.
Besonders die Bestimmung, welche bei Schritt S26 gemacht bzw. getätigt wird, entspricht einer Bestimmung, welche in der Überwachungszeitdauer für eine Schleife von Schritten S5 bis S16 gemacht bzw. getätigt wird, d. h. einer Bestimmung, ob oder ob nicht die Frequenz bzw. Häufigkeit, dass der Fehler Er die Anforderungsgenauigkeit Pc überschritten hat, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn das Verhältnis hoch ist, dass der Fehler Er, welcher bei Schritt S13 erhalten wird, gleich oder geringer als die Anforderungsgenauigkeit Pc ist, wird der Wert des Er-Zählers Null oder nähert sich Null an. Demnach wird bestimmt, dass eine ausreichende Bremskraft von dem Gegendrehmomentbremsen, welches bei Schritt S16 begonnen wird, angewandt zu werden, erhalten wird. Demzufolge schreitet, wenn ein „NEIN”-Bestimmung bei Schritt S26 getätigt wird, die Regelung bzw. Steuerung zu Schritt S28 voran, wo der Er-Zähler gelöscht wird.
Andererseits kommt, wenn die Frequenz bzw. Häufigkeit hoch ist, dass der Fehler Er die Anforderungsgenauigkeit Pc aufgrund einer Störung bzw. Betriebsstörung wie beispielsweise einer Einwirkung überschritten hat, der Er-Zähler dazu, einen hohen Wert anzuzeigen. Demnach wird erwartet, dass eine ausreichende Bremskraft von dem Gegendrehmomentbremsen nicht erhalten werden wird. Demzufolge wird, wenn eine „JA”-Bestimmung bei Schritt S26 gemacht wird, das Stoppflag gesetzt und die Steuerung bzw. Regelung kehrt zu Schritt S5 zurück. Wenn das Stoppflag gesetzt ist, wird bei Schritt S21 eine „JA”-Bestimmung gemacht und demnach kehrt die Regelung bzw. Steuerung zu Schritt S5 zurück. Von diesem Zeitpunkt an wird das Gegendrehmomentbremsen nicht angewandt, sondern es ist sichergestellt, dass nur Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird, bis die Umdrehung des Servomotors 9 gestoppt ist („JA” bei Schritt S11).
Gemäß der dritten Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, ist der zweite Steuerabschnitt 13B angepasst, um, wenn die Häufigkeit, dass der Fehler Er die Anforderungsgenauigkeit Pc überschritten hat, innerhalb der Überwachungszeitdauer gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird, von diesem Zeitpunkt an ein Gegendrehmomentbremsen zu unterbinden und nur das Leistungserzeugungsbremsen zu ermöglichen. Demnach kann der Motor unter den Bedingungen, unter denen ein Gegendrehmomentbremsen nicht angemessen angewandt werden kann, zuverlässig gestoppt bzw. angehalten werden. Die Vorteile, welche in der zweiten Ausführungsform erhalten werden, können auch in der dritten Ausführungsform erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die obenstehend beschrieben sind und die in den Zeichnungen beschrieben sind, sondern sie kann wie unterstehend erläutert, abgewandelt oder erweitert werden.
Schritt S4 kann ausgelassen werden, um zuerst ein dynamisches Bremsen anzuwenden.
Alternativ können das Leistungserzeugungsbremsen und das Gegendrehmomentbremsen jeweils einmal angewandt werden.
Alternativ kann die Kraft des Gegendrehmomentbremsen gemäß der abgeschätzten Drehgeschwindigkeit des Servormotors 9 angepasst werden. Beispielsweise wird, wenn die abgeschätzte Drehgeschwindigkeit gleich oder mehr als ein Grenzwert ist, die Bremskraft maximiert, wenn jedoch die abgeschätzte Drehgeschwindigkeit weniger als der Grenzwert ist, kann die Bremskraft in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Drehgeschwindigkeit verringert werden.
Die Genauigkeit zum Abschätzen des elektrischen Winkels θ_E kann auf einen Wert kleiner als ±42° gesetzt werden.
In der zweiten und dritten Ausführungsform kann der Erlaubnisgrad β wie benötigt gesetzt werden.
Die Anpassung der Anwendungszeitdauer T_RB(n) muss nicht notwendigerweise auf Formel (7) basiert sein. Die Anwendungszeitdauer T_RB(n) kann beispielsweise erhöht/verringert werden durch ein Addieren oder Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes zu/von dem Wert der vorangehenden Anwendungszeitdauer T_RB(n – 1) oder durch Multiplizieren mit einem Koeffizienten oder einer vorbestimmten Rate.
Der Positionssensor, welcher verwendet werden kann, kann einer sein, welcher Informationen über eine absolute Anzahl von Drehungen ausgibt oder einer, welcher nicht Informationen über die Anzhahl von Umdrehungen ausgibt, sondern nur zwei Phasenpulse wie beispielsweise diejenigen von A- und B-Phasen ausgibt. Bezüglich des letzteren Falles können die Ausgabepulse addiert werden, um eine relative Anzahl von Umdrehungen zu erhalten.
Alternativ kann der Positionssensor durch andere Einrichtungen, wie beispielsweise einen Koordinatenwandler bzw. Drehmelder ersetzt werden.
In der dritten Ausführungsform muss der Zeitpunkt zum Starten des Zählens der Laufzeitüberwachung nicht auf den Zeitpunkt nach der Durchführung des Schrittes S4 beschränkt sein. Beispielsweise kann das Zählen von einem Zeitpunkt an gestartet werden, wenn eine „NEIN”-Bestimmung zuerst bei Schritt S11 oder S21 getätigt wurde.
Industrielle Maschinen müssen nicht notwendigerweise in der Form von Robotern bereitgestellt werden. Beispielsweise können die industriellen Maschinen auf andere Maschinenwerkzeuge angewandt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-204184 A [0003]
WO 00/004632 [0005, 0006]

Claims

Vorrichtung (11) zum Steuern oder Regeln der Drehung eines Elektromotors (9), welcher mit Phasenwicklungen ausgestattet ist, und welcher mit einem Strom zum Antreiben des Motors versorgt wird, aufweisend: ein Stromerfassungsmittel (37U, 37V, S6) zum Erfassen des Stromes, welcher durch jede der Phasenwicklungen des Motors (9) zur Verfügung gestellt wird, zu gegebenen Zeitabständen; ein Drehpositionserlangungsmittel (17, S1), welches einen Sensor (17), welcher in dem Motor (9) montiert ist, und einen Ausgabeweg (15) aufweisen, welcher mit dem Sensor (17) verbunden ist, wobei der Sensor (17) ausgebildet ist, um zu gegebenen Zeitabständen, eine gegenwärtige Drehposition des Motors (9) zu erfassen und um durch den Ausgabeweg (15) ein Signal, welches die gegenwärtige Drehposition anzeigt, auszugeben, wobei das Drehpositionserlangungsmittel (17, S1) die gegenwärtige Drehposition unter Verwendung des Signales, welches durch den Weg erhalten wird, erlangt; ein Fehlfunktionsbestimmungsmittel zum Bestimmen, ob es eine Fehlfunktion in dem Sensor (17) oder dem Ausgabeweg (15) des Motors (9) gibt oder nicht, basierend auf der gegenwärtigen Drehposition, welche durch das Drehpositionserlangungsmittel (17, S1) erlangt wird; ein erstes Bremsmittel zum Anwenden eines Leistungserzeugungsbremsens auf den Motor (9) für eine erste Zeitdauer in einem Zustand, in dem durch das Fehlfunktionsbestimmungsmittel bestimmt wird, dass die Fehlfunktion in dem Sensor (17) oder dem Ausgabeweg (15) vorhanden ist; ein Abschätzmittel für den elektrischen Winkel zum Abschätzen eines gegenwärtigen elektrischen Winkels des Motors (9) basierend auf einem Verhältnis von Strömen in den jeweiligen Phasen, welche durch das Stromerfassungsmittel (37U, 37V, S6) erfasst werden, während der ersten Zeitdauer, während welcher das Leistungserzeugungsbremsen durchgeführt wird; und ein zweites Bremsmittel zum Anwenden eines Gegendrehmomentbremsens auf den Motor (9) abhängig von dem gegenwärtigen elektrischen Winkel des Motors (9), welcher durch das Abschätzmittel für den elektrischen Winkel abgeschätzt wird, wobei das Gegendrehmomentbremsen ein Drehmoment umgekehrt zu einer gegenwärtigen Drehrichtung des Motors (9) erzeugt und für eine zweite Zeitdauer nach dem Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, aufweisend: ein Drehgeschwindigkeitsabschätzmittel zum Abschätzen einer gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit des Motors (9) während der ersten Zeitdauer basierend auf einer Beziehung zwischen einer Summe von Quadraten der Ströme in den jeweiligen Phasen und einem Koeffizienten, welcher durch Konstanten des Motors (9) und die Drehgeschwindigkeit des Motors (9) definiert ist; ein Drehpositionvorhersagemittel zum Vorhersagen einer vorliegenden Drehposition des Motors (9) während der ersten Zeitdauer, basierend auf sowohl dem elektrischen Winkel, welcher durch das Abschätzmittel für den elektrischen Winkel abgeschätzt ist, und der Drehgeschwindigkeit, welche durch das Drehgeschwindigkeitsabschätzmittel abgeschätzt ist, wobei die vorliegende Drehposition des Motors (9) anhand der Anzahl von Drehungen des Motors (9) und dem gegenwärtigen elektrischen Winkel entschieden wird; und ein Auswahlmittel zum Auswählen einer Drehposition während der ersten Zeitdauer, welche am nächsten zu der vorliegenden Drehposition ist, welche durch das Drehpositionsabschätzmittel abgeschätzt ist, aus einer Mehrzahl von Drehpositionskandidaten für die Drehposition des Motors (9), welche durch das Abschätzmittel für den elektrischen Winkel abgeschätzt sind, wobei das zweite Bremsmittel aufgebaut ist, um das Gegendrehmomentbremsen auf den Motor (9) anzuwenden abhängig von der Drehposition, welche durch das Auswahlmittel ausgewählt ist.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei das Fehlfunktionsbestimmungsmittel aufgebaut ist, um die Fehlfunktion durch ein Übeprüfen, wie das Signal von dem Sensor ist und wie das Signal von dem Sensor ausgegeben wird, zu bestimmen.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, welche Wiederholungsmittel aufweist zur Befehlserteilung an das erste und zweite Bremsmittel, um alternierend in dieser Reihenfolge wiederholt zu werden.
Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche ein drittes Bremsmittel aufweist zum Anwenden des Gegendrehmomentbremsens auf den Motor (9) für eine dritte Zeitdauer vor dem ersten Erzeugungsbremsen, welches durch das erste Bremsmittel durchgeführt wird, wenn durch das Fehlfunktionsbestimmungsmittel bestimmt wird, dass die Fehlfunktion in dem Sensor (17) oder dem Ausgabeweg (15) vorhanden ist, wobei das Umkehrdrehmomentbremsen durch das dritte Bremsmittel angewandt wird basierend auf dem Signal, welches die gegenwärtige Drehposition des Motors (9) anzeigt, welche durch das Drehpositionserlangungsmittel (17, S1) erlangt wird, unmittelbar bevor ein Auftreten der Fehlfunktion bestimmt wird.
Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, aufweisend ein Differenzberechnungsmittel zum Berechnen einer Differenz (Er(n)) zwischen dem gegenwärtigen elektrischen Winkel, welcher durch das Abschätzmittel für den elektrischen Winkel abgeschätzt wird, und dem elektrischen Winkel, welcher in der Vorhersage verwendet wird, welche durch das Drehpositionsvorhersagemittel durchgeführt wird; und ein Zeitanpassmittel zum Anpassen der zweiten Zeitdauer abhängig von der Differenz, welche durch das Differenzberechnungsmittel berechnet wird.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 6, wobei das Zeitanpassmittel angepasst ist, um die zweite Zeitdauer länger zu machen, wenn die Differenz kleiner wird.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Zeitanpassmittel die zweite Zeitdauer basierend auf einer Formel von T_RB(n) = T_RB(n – 1)·Pc/Er(n), anpasst, wobei T_RB(n) die zweite Zeitdauer repräsentiert, welche gegenwärtig gesetzt werden soll, T_RB(n – 1) die zweite Zeitperiode repräsentiert, welche das letzte Mal gesetzt worden war, Pc eine Anforderungsgenauigkeit repräsentiert, welche zum Abschätzen des elektrischen Winkels benötigt wird, und Er(n) die Differenz repräsentiert, welche durch das Differenzberechnungsmittel berechnet wird.
Vorrichtung (11) nach Anspruch 8, aufweisend ein Häufigkeitsbestimmungsmittel zum Bestimmen, ob eine Häufigkeit, dass die Differenz (Er(n)) des elektrischen Winkels die Anforderungsgenauigkeit (Pc) überschreitet, innerhalb einer vorbestimmten Überwachungszeitdauer gleich oder größer als ein vorbestimmter Häufigkeitswert ist oder nicht; und Begrenzungsmittel zum Begrenzen eines Bremsmodus durch ein Verhindern des Gegendrehmomentbremsens und ein Zulassen des Leistungserzeugungsbremsens um durchgeführt zu werden, wenn das Häufigkeitsbestimmungsmittel bestimmt, dass die Häufigkeit gleich oder größer als der vorbestimmten Häufigkeitswert wird.
Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Motor (9) in einem industriellen Instrument inkorporiert ist.
Verfahren zum Regeln oder Steuern einer Drehung eines Elektromotors (9), welcher mit Phasenwicklungen ausgestattet ist, welche mit Strom zum Antreiben oder Treiben des Motors (9) versorgt werden, welches folgende Schritte aufweist: Erfassen des Stromes, welcher durch jede der Phasenwicklungen dem Motor (9) zur Verfügung gestellt wird zu gegebenen Zeitabständen; Erfassen oder Abtasten einer gegenwärtigen Drehposition des Motors (9) zu gegebenen Zeitabständen durch einen Sensor (17), welcher in dem Motor (9) montiert ist, wobei der Sensor (17) durch einen Ausgabeweg (15), welcher mit dem Sensor (17) verbunden ist, ein Signal ausgibt, welches die gegenwärtige Drehposition anzeigt; Bestimmen, ob eine Fehlfunktion in dem Sensor (17) oder dem Ausgabeweg (15) des Motors (9) vorliegt oder nicht, basierend auf der gegenwärtigen Drehposition, welche durch den Erfassungsschritt erhalten wird; zuerst Anwenden eines Leistungserzeugungsbremsens auf den Motor (9) für eine erste Zeitdauer in einem Zustand, in dem bestimmt wird, dass eine Fehlfunktion in in dem Sensor (17) oder in dem Ausgabeweg (15) vorhanden ist; Abschätzen eines gegenwärtigen elektrischen Winkels des Motors (9) basierend auf einem Verhältnis von Strömen in den jeweiligen Phasen, welche in dem Stromerfassungsschritt während der ersten Zeitdauer erfasst werden, während welcher das Leistungserzeugungsbremsen durchgeführt wird; und zweitens Anwenden eines Gegendrehmomentbremsens auf den Motor (9) abhängig von dem gegenwärtigen elektrischen Winkel des Motors (9), welcher in dem Abschätzschritt abgeschätzt wird, wobei das Gegendrehmomentbremsen ein Drehmoment erzeugt, welches rückwärts zu einer gegenwärtigen Drehrichtung des Motors (9) gerichtet ist, und für eine zweite Zeitdauer nach dem Leistungserzeugungsbremsen angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, welches folgende Schritte aufweist: Abschätzen einer gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit des Motors (9) während der ersten Zeitdauer basierend auf einer Beziehung zwischen einer Summe von Quadraten der Ströme in den jeweiligen Phasen und einem Koeffizienten, welcher durch Konstanten des Motors und Drehgeschwindigkeiten des Motors (9) definiert ist; Vorhersagen einer vorliegenden Drehposition des Motors (9) während der ersten Zeitdauer, basierend sowohl auf dem elektrischen Winkel, welcher durch den Abschätzschritt für den elektrischen Winkel abgeschätzt wird und der Drehgeschwindigkeit, welche durch den Drehgeschwindigkeitsabschätzschritt abgeschätzt wird, wobei die vorliegende Drehposition des Motors (9) entschieden wird anhand der Anzahl von Umdrehungen des Motors (9) und dem gegenwärtigen elektrischen Winkel des Motors (9); und Auswählen einer Drehposition am nächsten zu der vorliegenden Drehposition, welche durch den Abschätzschritt für die Drehposition abgeschätzt wird, während der ersten Zeitperiode aus einer Mehrzahl von Drehpositionskandidaten für die Drehposition des Motors (9), welche durch den Abschätzschritt für den elektrischen Winkel abgeschätzt wird, wobei der zweite Bremsschritt das Gegendrehmomentbremsen auf den Motor (9) anwendet abhängig von der Drehposition, welche durch den Auswahlschritt ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Fehlfunktionsbestimmungsmittel aufgebaut ist, um die Fehlfunktion durch ein Überprüfen zu bestimmen, wie das Signal von dem Sensor (17) ist und wie das Signal von dem Sensor (17) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, aufweisend einen Schritt der Befehlsausgabe an das erste und das zweite Bremsmittel, um alternierend in dieser Reihenfolge wiederholt zu werden.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 14, aufweisend als Drittes ein Anwenden des Gegendrehmomentbremsens auf den Motor (9) für eine dritte Zeitdauer vor dem ersten Erzeugungsbremsen, wenn bestimmt wird, dass die Fehlfunktion in dem Sensor (17) oder dem Ausgabeweg (15) vorhanden ist, wobei das Gegendrehmomentbremsen durch den dritten Bremsschritt angewendet wird basierend auf dem Signal, welches die gegenwärtige Drehposition des Motors (9) anzeigt, welches durch den Drehpositionserlangungsschritt erlangt wird, unmittelbar bevor ein Auftreten der Fehlfunktion bestimmt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 15, aufweisend: Berechnen einer Differenz (Er(n)) zwischen dem gegenwärtigen elektrischen Winkel, welcher durch den Abschätzschritt für den elektrischen Winkel abgeschätzt wird, und dem elektrischen Winkel, welcher in der Vorhersage verwendet wird, welche durch den Drehpositionsvorhersageschritt durchgeführt wird; und Anpassen der zweiten Zeitdauer abhängig von der Differenz, welche durch den Differenzberechnungsschritt berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Zeitanpassschritt angepasst ist, um die zweite Zeitdauer länger zu machen, wenn die Differenz geringer wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Zeitanpassschritt die zweite Zeitdauer anpasst basierend auf einer Formel gemäß T_RB(n) = T_RB(n – 1)·Pc/Er(n) , wobei T_RB(n) die zweite Zeitdauer repräsentiert, welche gegenwärtig gesetzt werden soll, T_RB(n – 1) die zweite Zeitdauer repräsentiert, welche das letzte Mal gesetzt wurde, Pc eine vorbestimmte Genauigkeit repräsentiert, welche zum Abschätzen des elektrischen Winkels benötigt wird, und Er(n) die Differenz repräsentiert, welche durch den Differenzberechnungsschritt berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, aufweisend: Bestimmen, ob eine Häufigkeit, dass die Differenz (Er(n)) des elektrischen Winkels die vorbestimmte Genauigkeit (Pc) überschreitet, innerhalb einer vorbestimmten Überwachungszeitdauer gleich oder größer als ein vorbestimmter Häufigkeitswert ist; und Begrenzen eines Bremsmodus durch ein Verhindern des Gegendrehmomentbremsen und ein Zulassen des Erzeugungsbremsens, um durchgeführt zu werden, wenn der Häufigkeitsbestimmungsschritt bestimmt, dass die Häufigkeit gleich oder größer als der vorbestimmte Häufigkeitswert wird.