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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Motoransteuerungs-Regelsystem, das mindestens einen Motor ansteuert und regelt, der an einer Achse einer Werkzeugmaschine, einer Industriemaschine, eines Roboters usw. vorhanden ist.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Zum Regeln der Drehzahl eines Motors wird in einem derartigen Motoransteuerungs-Regelsystem eine Wechselspannung bzw. ein Wechselstrom aus einer Netzwechselstromversorgung, beispielsweise einer dreiphasigen Wechselstromversorgung, zunächst in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom umgeformt. Anschließend wird die Gleichspannung bzw. der Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom mit einer beliebigen Frequenz umgeformt. Die umgeformte Wechselspannung bzw. der umgeformte Wechselstrom wird dann an den Motor geliefert. Zu diesem Zweck ist das Motoransteuerungs-Regelsystem an eine Wechselstrom/Gleichstrom(AC/DC)-Umformschaltung angeschlossen, die Wechselspannung bzw. Wechselstrom in Gleichspannung bzw. Gleichstrom umformt, und das Motoransteuerungs-Regelsystem weist mindestens eine Gleichstrom/Wechselstrom(DC/AC)-Umformschaltung auf, die Gleichspannung bzw. Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom umformt und die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an den Motor liefert.
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Damit man einen Motor hinzufügen kann, der von dem Motoransteuerungs-Regelsystem angesteuert und geregelt wird, wird bisher ein Motoransteuerungs-Regelsystem vorgeschlagen, das den Anschluss einer oder mehrerer DC/AC-Umformvorrichtungen außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems ermöglicht, beispielsweise in der
japanischen Patentschrift Nr. 3626152 (
JP 3626152 B ). In diesem Fall formt die DC/AC-Umformvorrichtung Gleichspannung bzw. Gleichstrom in Wechselspannung bzw. Wechselstrom um und speist die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom in den Motor ein, der dem Motoransteuerungs-Regelsystem hinzugefügt wurde, damit der dem Motoransteuerungs-Regelsystem hinzugefügte Motor von der DC/AC-Umformvorrichtung angesteuert und geregelt werden kann. Wird eine DC/AC-Umformvorrichtung an ein solches Motoransteuerungs-Regelsystem angeschlossen, so liefert die AC/DC-Umformvorrichtung Gleichspannung bzw. Gleichstrom an mindestens eine Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung und mindestens eine Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung.
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Werden in einem herkömmlichen Motoransteuerungs-Regelsystem, das den Anschluss einer DC/AC-Umformvorrichtung erlaubt, eine oder mehrere DC/AC-Umformvorrichtungen an das Motoransteuerungs-Regelsystem angeschlossen, und wird ein mit der DC/AC-Umformvorrichtung verbundener Motor angesteuert, so kann es aufgrund einer hohen Abgabe des Motors, der mit der DC/AC-Umformvorrichtung verbunden ist (beispielsweise der Abgabe des Motors, der mit der DC/AC-Umformschaltung des Motoransteuerungs-Regelsystems verbunden ist), zu einer Situation kommen, in der die Gesamtabgabe der anzusteuernden Motoren die Leistung übersteigt die, die DC/AC-Umformschaltung zu liefern vermag. Daher tritt bei einem herkömmlichen Motoransteuerungs-Regelsystem, das den Anschluss einer DC/AC-Umformvorrichtung erlaubt, eine nachteilige Überlastung der AC/DC-Umformschaltung auf, falls die Gesamtabgabe der anzusteuernden Motoren die Leistung übersteigt die, die AC/DC-Umformschaltung bereitstellen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Motoransteuerungs-Regelsystem bereitzustellen, das den Anschluss einer DC/AC-Umformvorrichtung erlaubt, wobei man Situationen vermeiden kann, in der die AC/DC-Umformvorrichtung überlastet wird, und zwar auch dann, wenn die Abgabe eines Motors hoch ist, der mit einer DC/AC-Umformvorrichtung verbunden ist, die an das Motoransteuerungs-Regelsystem angeschlossen ist.
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Ein Aspekt des Motoransteuerungs-Regelsystems ist ein Motoransteuerungs-Regelsystem, das an eine Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung angeschlossen ist, die eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom umformt, umfassend:
eine erste Anzahl erster Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen, an die Gleichspannung bzw. Gleichstrom von der Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung geliefert wird, und die die gelieferte Gleichspannung bzw. den gelieferten Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom umformen, und die die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an eine erste Anzahl Motoren liefern;
eine Anschlusseinheit, die den Anschluss einer zweiten Anzahl zweiter Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen erlaubt, die die Gleichspannung bzw. den Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom umformen, und die die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an eine zweite Anzahl Motoren liefern, so dass die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung die Lieferung von Gleichspannung bzw. Gleichstrom an mindestens eine Schaltung zumindest der ersten Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen und an mindestens eine zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung ermöglicht; und
eine Kontrollschaltung, die die Zufuhr bzw. die Unterbrechung der Zufuhr von Gleichspannung bzw. Gleichstrom von der Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung an die erste Anzahl erster Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen und die zweite Anzahl zweiter Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen regelt, wobei die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren auf einer bestimmten Leistung gehalten wird, die die Leistung nicht übersteigt, die die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung liefern kann, und zwar für den Fall, dass vorhergesagt wird, dass die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren beim Anschluss mindestens einer zweiten Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung an die Anschlusseinheit die Leistung übersteigt, die die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung liefern kann.
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Wird vorhergesagt, dass die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren beim Anschluss mindestens einer zweiten Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung an die Anschlusseinheit die Leistung übersteigt, die die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung liefern kann, so unterbricht die Kontrollschaltung bevorzugt die Zufuhr von Gleichspannung bzw. Gleichstrom an mindestens eine Schaltung zumindest der ersten Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen und mindestens eine zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung, an die die anzusteuernden Motoren aus der ersten Anzahl Motoren und der zweiten Anzahl Motoren angeschlossen sind.
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Wird vorhergesagt, dass die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren beim Anschluss mindestens einer zweiten Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung an die Anschlusseinheit die Leistung übersteigt, die die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung liefern kann, so regelt die Kontrollschaltung bevorzugt die Zufuhr von Gleichspannung bzw. Gleichstrom so, dass zumindest eine Abgabe der Motoren begrenzt wird, die in der ersten Anzahl Motoren und der zweiten Anzahl Motoren anzusteuern sind.
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Wird mindestens eine zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung an die Anschlusseinheit angeschlossen, so sagt die Kontrollschaltung bevorzugt die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren vorher, und zwar abhängig von einem Positionsbefehl, einem Drehzahlbefehl oder einem Drehmomentbefehl für jeden Motor der ersten Anzahl Motoren, und abhängig von einem Positionsbefehl, einem Drehzahlbefehl oder einem Drehmomentbefehl für die zweite Anzahl Motoren, wobei die Befehle von Vorrichtungen außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems stammen.
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Wird mindestens eine zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung an die Anschlusseinheit angeschlossen, so sagt die Kontrollschaltung bevorzugt die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren vorher, und zwar abhängig von den Betriebszuständen der ersten Anzahl Motoren und der zweiten Anzahl Motoren.
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Ein weiterer Aspekt eines Motoransteuerungs-Regelsystems ist eine Motoransteuerungs-Regelvorrichtung, die eine erste Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung aufweist, die Gleichspannung bzw. Gleichstrom in Wechselspannung bzw. Wechselstrom umformt und die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an einen ersten Motor liefert, wobei das Motoransteuerungs-Regelsystem zudem ein Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil hat, das den Anschluss einer Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems ermöglicht, wobei die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung eine zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung aufweist, die Gleichspannung bzw. Gleichstrom in Wechselspannung bzw. Wechselstrom umformt und die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an einen zweiten Motor liefert, und, wenn die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung an das Motoransteuerungs-Regelsystem angeschlossen wird, das Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil das Liefern von Gleichspannung bzw. Gleichstrom an die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung ermöglicht, wenn der erste Motor angehalten wird.
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Man beachte, dass das Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil beispielsweise aus einem Kommunikationsport, einem Anschlussblock und einer Steuerschaltung besteht.
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Wird die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung an das Motoransteuerungs-Regelsystem angeschlossen, so ermöglicht das Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil bevorzugt das sofortige Liefern von Gleichspannung bzw. Gleichstrom an die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung, wenn der erste Motor angesteuert wird.
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Der erste Motor ist bevorzugt ein Spindelmotor oder ein Servomotor.
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Der zweite Motor ist bevorzugt entweder zumindest ein Motor für ein rotierendes Werkzeug einer Drehbank, die einen Werkzeughalter besitzt, oder ein Motor für eine Gegenspindel.
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Der zweite Motor ist bevorzugt entweder zumindest ein Motor zum Austauschen eines Werkzeugs eines Bearbeitungszentrums oder ein Motor zum Austauschen einer Arbeitspalette.
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Das Motoransteuerungs-Regelsystem besitzt bevorzugt eine Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung, die Wechselspannung bzw. Wechselstrom in Gleichspannung bzw. Gleichstrom umformt, wobei die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung und die erste Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung in einem einzigen Modul ausgebildet sind.
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Ein weiterer Aspekt eines Motoransteuerungs-Regelsystems ist ein Motoransteuerungs-Regelsystem, das eine erste Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung aufweist, die Gleichspannung bzw. Gleichstrom in Wechselspannung bzw. Wechselstrom umformt und die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an einen ersten Motor liefert, wobei das Motoransteuerungs-Regelsystem zudem ein Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil aufweist, das einen Anschluss einer Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems ermöglicht, wobei die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung eine zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung aufweist, die Gleichspannung bzw. Gleichstrom in Wechselspannung bzw. Wechselstrom umformt und die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an einen zweiten Motor liefert, wenn die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung an das Motoransteuerungs-Regelsystem angeschlossen wird, wobei das Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil das Liefern von Gleichspannung bzw. Gleichstrom an die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung ermöglicht, wenn der erste Motor angesteuert wird, und das Motoransteuerungs-Regelsystem zumindest entweder die Abgabe des ersten Motors oder die Abgabe des zweiten Motors begrenzt, und zwar abhängig von den Betriebszuständen des ersten Motors und des zweiten Motors.
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Das Motoransteuerungs-Regelsystem besitzt bevorzugt eine Abgabe-Berechnungsschaltung, die die Abgabe des ersten Motors und die Abgabe des zweiten Motors berechnet.
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Das Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil begrenzt bevorzugt zumindest entweder die Abgabe des ersten Motors oder die Abgabe des zweiten Motors abhängig von äußeren Befehlen.
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Das Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungs-Anschlussteil begrenzt bevorzugt zumindest entweder die Abgabe des ersten Motors oder die Abgabe des zweiten Motors abhängig von einem Drehzahlbefehl für den ersten Motor und einem Drehzahlbefehl für den zweiten Motor.
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Das Motoransteuerungs-Regelsystem besitzt bevorzugt zudem eine Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung, die Wechselspannung bzw. Wechselstrom in Gleichspannung bzw. Gleichstrom umformt, wobei die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung und die erste Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung in einem einzigen Modul ausgebildet sind.
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Gemäß einem Aspekt des Motoransteuerungs-Regelsystems regelt die Kontrollschaltung für den Fall, dass vorhergesagt wird, dass die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren beim Anschluss mindestens einer Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtung an die Anschlusseinheit die Leistung übersteigt, die die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung liefern kann, die Zufuhr bzw. die Unterbrechung der Zufuhr von der Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung an die erste Anzahl Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen und die zweite Anzahl Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen, wobei die Gesamtabgabe der ersten Anzahl Motoren und die Abgabe der zweiten Anzahl Motoren auf einer bestimmten Leistung gehalten wird, die die Leistung nicht übersteigt, die die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung liefern kann.
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Dadurch kann man eine Situation vermeiden, in der die Wechselstrom/Gleichstrom-Umformschaltung überlastet wird, und zwar auch dann, wenn die Abgaben der Motoren hoch sind, die an die Gleichstrom/Wechselstrom-Umformvorrichtungen angeschlossen sind, die mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem verbunden sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen deutlicher hervor.
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Es zeigt:
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1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung;
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2 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung;
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3 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung; und
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4 ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Weiteren werden Ausführungsformen des Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform des Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung. Das Motoransteuerungs-Regelsystem 1 in 1 umfasst: eine Stromversorgungseinheit 3, die an eine Netzwechselstromversorgung angeschlossen ist, die aus einer dreiphasigen Wechselstromversorgung 2 besteht, eine Motoransteuereinheit 7, die drei Motoren 4, 5 und 6 als erste Anzahl Motoren ansteuert, einen Kommunikationsport 9, der Signale von einer externen Kontrollschaltung 8 empfängt und Signale an diese sendet, wobei die externe Kontrollschaltung 8 als übergeordnete Regelvorrichtung dient, beispielsweise eine computergestützte numerische Steuerung (CNC), eine Roboter-Steuervorrichtung usw., und eine Anschlusseinheit 11, die die Verbindung mit einer DC/AC-Umformvorrichtung 10 außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems 1 ermöglicht.
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Die Stromversorgungseinheit 3 besitzt eine AC/DC-Umformschaltung 12, die Wechselspannung bzw. Wechselstrom, die bzw. der von der dreiphasigen Wechselstromversorgung 2 zugeführt wird, in Gleichspannung bzw. Gleichstrom umformt. Die Motoransteuereinheit 7 besitzt die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 als erste Anzahl Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen, und eine Kontrollschaltung 16. Man beachte, dass in dieser Ausführungsform die AC/DC-Umformschaltung 12 und die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 als ein einziges Modul konfiguriert sind.
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Die Anschlusseinheit 11 ermöglicht den Anschluss der DC/AC-Umformvorrichtung 10, wodurch die AC/DC-Umformschaltung 12 Gleichspannung bzw. Gleichstrom an mindestens eine Schaltung der DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 und der DC/AC-Umformvorrichtung 10 liefert. Zu diesem Zweck besitzt die Anschlusseinheit 11 einen Kommunikationsport 17, der Signale an die DC/AC-Umformvorrichtung 10 sendet bzw. von dieser empfängt, wobei sich die DC/AC-Umformvorrichtung 10 außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems 1 befindet, und einen Anschlussblock 18, der die elektrische Verbindung des Motoransteuerungs-Regelsystems 1 mit der DC/AC-Umformvorrichtung 10 ermöglicht. In 1 ist der Zustand dargestellt, in dem die DC/AC-Umformvorrichtung 10 mit der Anschlusseinheit 11 verbunden ist. Die Anschlusseinheit 11 kann jedoch mit der DC/AC-Umformvorrichtung 10 verbunden werden oder von dieser gelöst werden.
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Jede der DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 ist einem der Motoren 4, 5 und 6 der geregelten Achsen zugeordnet, die in einer Werkzeugmaschine (beispielsweise einer Drehbank) oder einer Industriemaschine (beispielsweise einem Bearbeitungszentrum) vorhanden sind, damit sie geregelt werden. Hierzu formen die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 von der AC/DC-Umformschaltung 12 gelieferte Gleichspannung bzw. gelieferten Gleichstrom in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom mit beliebiger Frequenz um. Sie liefern die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an die Motoren 4, 5 und 6 und steuern die Motoren 4, 5 und 6 an. In dieser Ausführungsform ist der Motor 4 ein Spindelmotor und die Motoren 5 und 6 sind Servomotoren. Die Motoren 4, 5 und 6 können jedoch auch beliebige andere Motoren sein, die in der Werkzeugmaschine oder Industriemaschine verwendet werden.
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Die Kontrollschaltung 16 umfasst beispielsweise eine CPU und weist diverse Regelschaltungen auf, beispielsweise eine Drehzahl-Regelschaltung, die die Drehzahl eines jeden Motors 4, 5 und 6 regelt, und eine Stromregelschaltung, die den Strom regelt, der jedem der Motoren 4, 5 und 6 zugeführt wird. Hierzu empfängt die Kontrollschaltung 16 Befehle von der externen Kontrollschaltung 8, Regelsignale und Statussignale von der DC/AC-Umformvorrichtung 10, Statussignale von den DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15, Befehle von einer Betätigungseinheit (nicht dargestellt) usw. Abhängig von diesen Befehlen, Regelsignalen, Statussignalen usw. steuert sie die Motoren 4, 5 und 6 an, d. h. sie führt verschiedene Kontrollvorgänge aus, beispielsweise die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15, die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an die DC/AC-Umformvorrichtung 10 usw.
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Die DC/AC-Umformvorrichtung 10 steuert einen einzelnen Motor 19 als zweite Anzahl Motoren an, damit jede Peripherieachse angesteuert wird, die je eine geregelte Achse der Einrichtungen oder Anlagen darstellt, die ein kontrolliertes Objekt umgeben. Aus diesem Grund besitzt die DC/AC-Umformvorrichtung 10 eine einzige DC/AC-Umformschaltung 20 als zweite Anzahl zweiter Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltungen, eine Kontrollschaltung 21, eine Anschlusseinheit 22, die den Anschluss der Anschlusseinheit 11 ermöglicht, und einen Kommunikationsport 23, der Signale an die äußere Kontrollschaltung 8 überträgt.
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Die DC/AC-Umformschaltung 20 formt die Gleichspannung bzw. den Gleichstrom, die bzw. der von dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 geliefert wird, in eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom mit beliebiger Frequenz um, liefert die umgeformte Wechselspannung bzw. den umgeformten Wechselstrom an den Motor 19 und steuert den Motor 19 an. Die Kontrollschaltung 21 empfängt Befehle von der äußeren Kontrollschaltung 8, Kontrollsignale von dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1, Statussignale von der DC/AC-Umformschaltung 20, Befehle von der Betätigungseinheit (nicht dargestellt) usw. Abhängig von diesen Befehlen, Kontrollsignalen, Statussignalen usw. steuert sie den Motor 19 an, d. h. sie führt verschiedene Kontrollvorgänge aus, beispielsweise die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an die DC/AC-Umformschaltung 20.
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Die Anschlusseinheit 22 ermöglicht den Anschluss der Anschlusseinheit 11 derart, dass die AC/DC-Umformschaltung 12 die Zufuhr von Gleichspannung bzw. Gleichstrom an mindestens eine Schaltung der mindestens einen DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 und der DC/AC-Umformvorrichtung 10 erlaubt. Zu diesem Zweck besitzt die Anschlusseinheit 22 einen Kommunikationsport 24, der Signale von dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 empfängt bzw. an dieses überträgt, und zwar über den Kommunikationsport 17, und einen Anschlussblock 25, der die elektrische Verbindung der DC/AC-Umformvorrichtung 10 mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 über den Anschlussblock 18 ermöglicht.
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In dieser Ausführungsform ist der Motor 19 entweder ein Motor für ein rotierendes Werkzeug einer Drehbank, die einen Werkzeughalter besitzt, oder ein Motor für eine Gegenspindel oder ein Motor zum Austauschen eines Werkzeugs eines Bearbeitungszentrums oder ein Motor zum Austauschen einer Arbeitspalette. Der Motor 19 kann jedoch auch irgendein anderer Motor sein, der eine Peripherieachse antreibt, die eine geregelte Achse der Einrichtungen oder Anlagen darstellt, die in der Umgebung einer Werkzeugmaschine oder Industriemaschine angeordnet sind.
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Wird gemäß dieser Ausführungsform der Anschlussblock 18 elektrisch mit dem Anschlussblock 25 verbunden, d. h. wird die DC/AC-Umformschaltung 20 mit der Anschlusseinheit 11 verbunden, so sagt die Kontrollschaltung 16 abhängig von Befehlen von der externen Kontrollschaltung 8 oder der Betätigungseinheit (nicht dargestellt), die von der Konfiguration der Werkzeugmaschine oder der Industriemaschine bestimmt sind, die mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 geregelt wird, die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 vorher, und zwar gestützt auf einen Positionsbefehl, einen Drehzahlbefehl oder einen Drehmomentbefehl von Vorrichtungen (der externen Kontrollschaltung 8, der Betätigungseinheit (nicht dargestellt) usw.) außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems für die Motoren 4, 5, 6 und 19.
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Nun vergleicht die Kontrollschaltung 16 die vorhergesagte Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 mit der Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Man beachte, dass Information über die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, von der AC/DC-Umformschaltung 12 an die Kontrollschaltung 16 übertragen wird, und zwar jedes Mal wenn die Kontrollschaltung 16 die Gesamtabgabe der Motoren mit der Leistung vergleicht, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Wird vorhergesagt, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, so regelt die Kontrollschaltung 16 die Zufuhr bzw. die Unterbrechung der Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms von der AC/DC-Umformschaltung 12 an die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14, 15 und 20 und hält dadurch die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 auf einer bestimmten Leistung, die nicht größer ist als die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Zu diesem Zweck unterbricht die Kontrollschaltung 16 die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an mindestens eine der DC/AC-Umformschaltungen 13, 14, 15 und 20, an die die anzusteuernden Motoren (beispielsweise die Motoren 4, 5 und 19) der Motoren 4, 5, 6 und 19 angeschlossen sind.
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Im folgenden Fall sind die anzusteuernden Motoren die Motoren 4, 5 und 19, und die Abgabe des Motors 19 ist größer als die Gesamtabgabe der Motoren 4 und 5. Die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5 und 19 überschreitet die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, und es wird vorhergesagt, dass sowohl die Gesamtabgabe der Motoren 4 und 5 als auch die Abgabe des Motors 19 eine bestimmte Leistung ausmacht, die nicht größer ist als die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Dieser Fall wird im Weiteren erklärt. Zuerst führt die Kontrollschaltung 16 einen Regelvorgang aus, durch den die Gleichspannung bzw. der Gleichstrom an die DC/AC-Umformschaltung 20 geliefert wird, damit der Motor 19 angesteuert wird, und durch den die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an die DC/AC-Umformschaltungen 13 und 14 unterbrochen wird, damit die Motoren 4 und 5 nicht mehr angesteuert werden. Ist die Verarbeitung beendet, die durch das Ansteuern des Motors 19 vorgenommen wird, so führt die Kontrollschaltung 16 einen Regelvorgang aus, durch den die Gleichspannung bzw. der Gleichstrom an die DC/AC-Umformschaltungen 13 und 14 geliefert wird, damit die Motoren 4 und 5 angesteuert werden, und durch den die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an die DC/AC-Umformschaltung 20 unterbrochen wird, damit der Motor 19 nicht mehr angesteuert wird.
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Damit ist es gemäß dieser Ausführungsform auch dann möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die AC/DC-Umformschaltung 12 überlastet ist, wenn die Abgabe des Motors 19, der an die DC/AC-Umformvorrichtung 10 angeschlossen ist, die mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 verbunden ist, groß ist.
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Man beachte, dass die Kontrollschaltung 16 zum Verkürzen der Verarbeitungszeit die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms von der AC/DC-Umformschaltung 12 an die DC/AC-Umformschaltung 20 augenblicklich ermöglicht (beispielsweise innerhalb einer Zeitperiode von einigen zehn Millisekunden bis zu einigen Millisekunden), wenn die Motoren 4, 5 und 6 angesteuert werden und der Anschlussblock 18 elektrisch mit dem Anschlussblock 25 verbunden ist. Überschreitet in diesem Fall die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5 und 6 und die Abgabe des Motors 19 momentan die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, so tritt durch den momentanen Überlastungszustand der AC/DC-Umformschaltung 12 keine nachteilige Auswirkung auf.
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2 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung. In 2 umfasst ein Motoransteuerungs-Regelsystem 31 die Motoransteuereinheit 7, den Kommunikationsport 9 und die Anschlusseinheit 11. Man beachte, dass sich in 2 die dreiphasige Wechselstromversorgung 2, die Motoren 4, 5 und 6, die Motoransteuereinheit 7, die externe Kontrollschaltung 8, der Kommunikationsport 9, die DC/AC-Umformvorrichtung 10, die Anschlusseinheit 11, die AC/DC-Umformschaltung 12 und der Motor 19 jeweils nicht von der dreiphasigen Wechselstromversorgung 2, den Motoren 4, 5 und 6, der Motoransteuereinheit 7, der externen Kontrollschaltung 8, dem Kommunikationsport 9, der DC/AC-Umformvorrichtung 10, der Anschlusseinheit 11, der AC/DC-Umformschaltung 12 und dem Motor 19 der ersten Ausführungsform in 1 unterscheiden, so dass diese Teile nicht nochmals erklärt werden.
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In dieser Ausführungsform ist die Stromversorgungseinheit 32, die die AC/DC-Umformschaltung 12 aufweist, außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems 31 bereitgestellt. D. h., die Stromversorgungseinheit 32 ist als ein Modul konfiguriert, das von dem Modul getrennt ist, das das Motoransteuerungs-Regelsystem 31 bildet.
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Wird in dieser Ausführungsform so wie in der obigen ersten Ausführungsform vorhergesagt, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, so regelt die Kontrollschaltung 16 die Zufuhr bzw. die Unterbrechung der Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms von der AC/DC-Umformschaltung 12 an die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14, 15 und 20 und hält dadurch die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 auf einer bestimmten Leistung, die nicht größer ist als die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Dadurch kann man auch dann, wenn die Abgabe des Motors 19, der an die DC/AC-Umformvorrichtung 10 angeschlossen ist, die mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem 31 verbunden ist, groß ist, eine Situation vermeiden, in der die AC/DC-Umformschaltung 12 überlastet ist.
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Ist der Anschlussblock 18 elektrisch mit dem Anschlussblock 25 verbunden, so ermöglicht die Kontrollschaltung 16 auch in dieser Ausführungsform die augenblickliche Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms von der AC/DC-Umformschaltung 12 an die DC/AC-Umformschaltung 20 (beispielsweise innerhalb einer Zeitperiode von einigen zehn Millisekunden bis zu einigen Millisekunden), wenn die Motoren 4, 5 und 6 angesteuert werden.
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3 zeigt ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung. In 3 umfasst ein Motoransteuerungs-Regelsystem 41 eine Stromversorgungseinheit 42, die Motoransteuereinheit 7, den Kommunikationsport 9 und die Anschlusseinheit 11. Man beachte, dass sich in 3 die dreiphasige Wechselstromversorgung 2, die Motoren 4, 5 und 6, die Motoransteuereinheit 7, die externe Kontrollschaltung 8, der Kommunikationsport 9, die DC/AC-Umformvorrichtung 10, die Anschlusseinheit 11, die AC/DC-Umformschaltung 12 und der Motor 19 jeweils nicht von der dreiphasigen Wechselstromversorgung 2, den Motoren 4, 5 und 6, der Motoransteuereinheit 7, der externen Kontrollschaltung 8, dem Kommunikationsport 9, der DC/AC-Umformvorrichtung 10, der Anschlusseinheit 11, der AC/DC-Umformschaltung 12 und dem Motor 19 der ersten Ausführungsform in 1 unterscheiden, so dass diese Teile nicht nochmals erklärt werden. Zudem sind in dieser Ausführungsform die AC/DC-Umformschaltung 12 und die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 als ein gemeinsames Modul konfiguriert.
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Ferner sind in 3 die Motoren 4, 5, 6 und 19 genauso konfiguriert wie die Motoren 4, 5, 6 und 19 der ersten Ausführungsform in 1. In dieser Ausführungsform ist der Motor 4 jedoch kein Spindelmotor, die Motoren 5 und 6 sind keine Servomotoren, und der Motor 19 ist kein Motor für ein rotierendes Werkzeug einer Drehbank, die einen Werkzeughalter besitzt, und kein Motor für eine Gegenspindel, kein Motor zum Austauschen eines Werkzeugs eines Bearbeitungszentrums und kein Motor zum Austauschen einer Arbeitspalette.
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In 3 sind die Kontrollschaltungen 16 und 21 wie die Kontrollschaltungen 16 und 21 der ersten Ausführungsform in 1 konfiguriert. In dieser Ausführungsform überwacht jedoch die Kontrollschaltung 16 die Betriebszustände der Motoren 4, 5, 6 und 19, und sie begrenzt die Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 abhängig von den Betriebszuständen der Motoren 4, 5, 6 und 19. Dies wird im Weiteren erklärt.
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Wird gemäß dieser Ausführungsform der Anschlussblock 18 elektrisch mit dem Anschlussblock 25 verbunden, so sagt die Kontrollschaltung 16 die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 abhängig von den Betriebszuständen der Motoren 4, 5, 6 und 19 vorher. Zu diesem Zweck besitzt die Stromversorgungseinheit 42 zusätzlich zur AC/DC-Umformschaltung 12 eine Abgabeberechnungseinheit 43. Die Abgabeberechnungseinheit 43 erhält über die Kontrollschaltung 16 Statussignale der Motoren 4, 5, 6 und 19 von den DC/AC-Umformschaltungen 13, 14, 15 und 20 und berechnet die vorhergesagten Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 abhängig von den Statussignalen. Nun liefert die Abgabeberechnungseinheit 43 die Information über die berechneten vorhergesagten Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 an die Kontrollschaltung 16. Man beachte, dass sich die Abgabeberechnungseinheit 43 auch in der Regelschaltung 7 befinden kann. In diesem Fall wird die Information über die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, von der Stromversorgungseinheit 42 an die Regelschaltung 7 übertragen.
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Die Kontrollschaltung 16 sagt die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 aus den vorhergesagten Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19, die von der Abgabeberechnungseinheit 43 geliefert werden, vorher. Nun vergleicht die Kontrollschaltung 16 die vorhergesagte Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 mit der Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Wird vorhergesagt, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, so regelt die Kontrollschaltung 16 die Zufuhr bzw. die Unterbrechung der Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms von der AC/DC-Umformschaltung 12 an die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14, 15 und 20 und hält dadurch die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 auf einer bestimmten Leistung, die nicht größer ist als die Leistung, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Zu diesem Zweck regelt die Kontrollschaltung 16 die Zufuhr der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms an die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14, 15 und 20, damit zumindest eine Abgabe der anzusteuernden Motoren (beispielsweise der Motoren 4, 5 und 19) der Motoren 4, 5, 6 und 19 begrenzt wird.
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Zum Begrenzen zumindest einer Abgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 wählt die Kontrollschaltung 16 den Motor, dessen Abgabe gemäß den Abgabekontrollregeln begrenzt wird, die in der Kontrollschaltung 16 vorhanden sind, oder gemäß den Befehlen von der Betätigungseinheit (nicht dargestellt), falls vorhergesagt wird, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann.
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Im folgenden Fall sind die anzusteuernden Motoren die Motoren 4, 5, 6 und 19, und die Abgabe des Motors 19 ist größer als die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5 und 6. Es wird vorhergesagt, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann. Die Kontrollschaltung 16 führt einen Regelvorgang aus, durch den die Gleichspannung bzw. der Gleichstrom an die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 geliefert wird und die Abgaben der Motoren 4, 5 und 6 auf ihren normalen Abgaben gehalten werden (den Abgaben, die erzeugt werden, wenn die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 eine bestimmte Leistung darstellt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann), und sie führt einen Regelvorgang aus, durch den die Gleichspannung bzw. der Gleichstrom an die DC/AC-Umformschaltung 20 geliefert wird, damit die Abgabe des Motors 19 auf eine Abgabe begrenzt wird, die geringer ist als die normale Abgabe (beispielsweise 80% der normalen Abgabe).
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Im Fall dass die anzusteuernden Motoren die Motoren 4, 5, 6 und 19 sind und die Abgabe des Motors 19 größer ist als die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5 und 6, und vorhergesagt wird, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 zu liefern vermag, kann die Kontrollschaltung 16 einen Regelvorgang ausführen, durch den die Gleichspannung bzw. der Gleichstrom an die DC/AC-Umformschaltung 20 geliefert wird, damit die Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 im gleichen Verhältnis auf Abgaben begrenzt werden, die geringer sind als die normalen Abgaben (beispielsweise auf Abgaben von 90% der normalen Abgaben).
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Damit ist es gemäß dieser Ausführungsform auch dann, wenn die Abgabe des Motors 19, der an die DC/AC-Umformvorrichtung 10 angeschlossen ist, die mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 verbunden ist, groß ist, möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die AC/DC-Umformschaltung 12 überlastet ist, und es ist möglich, Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 entsprechend zu den Betriebszuständen der Motoren 4, 5, 6 und 19 zu garantieren.
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4 zeigt ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform eines Motoransteuerungs-Regelsystems der Erfindung. In 4 umfasst das Motoransteuerungs-Regelsystem 51 die Motoransteuereinheit 7, den Kommunikationsport 9 und die Anschlusseinheit 11. Man beachte, dass sich in 4 die dreiphasige Wechselstromversorgung 2, die Motoren 4, 5 und 6, die Motoransteuereinheit 7, die externe Kontrollschaltung 8, der Kommunikationsport 9, die DC/AC-Umformvorrichtung 10, die Anschlusseinheit 11, die AC/DC-Umformschaltung 12 und der Motor 19 jeweils nicht von der dreiphasigen Wechselstromversorgung 2, den Motoren 4, 5 und 6, der Motoransteuereinheit 7, der externen Kontrollschaltung 8, dem Kommunikationsport 9, der DC/AC-Umformvorrichtung 10, der Anschlusseinheit 11, der AC/DC-Umformschaltung 12 und dem Motor 19 der ersten Ausführungsform in 1 unterscheiden, so dass diese Teile nicht nochmals erklärt werden. Zudem sind in dieser Ausführungsform die AC/DC-Umformschaltung 12 und die DC/AC-Umformschaltungen 13, 14 und 15 als getrennte Module konfiguriert.
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In dieser Ausführungsform ist die Stromversorgungseinheit 52, die die AC/DC-Umformschaltung 12 und die Abgabeberechnungseinheit 43 aufweist, außerhalb des Motoransteuerungs-Regelsystems 51 bereitgestellt. D. h., das Modul der Stromversorgungseinheit 52 und das Modul des Motoransteuerungs-Regelsystems 51 sind getrennte Einheiten.
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Wenn in dieser Ausführungsform – wie in der obigen dritten Ausführungsform – vorhergesagt wird, dass die Gesamtabgabe der Motoren 4, 5, 6 und 19 die Leistung übersteigt, die die AC/DC-Umformschaltung 12 liefern kann, so wählt die Kontrollschaltung 16 den Motor, dessen Abgabe gemäß den Abgabekontrollregeln begrenzt wird, die in der Kontrollschaltung 16 vorhanden sind, oder gemäß den Befehlen von der Betätigungseinheit (nicht dargestellt), damit zumindest eine der Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 begrenzt wird.
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Damit ist es auch dann, wenn die Stromversorgungseinheit 52 und das Motoransteuerungs-Regelsystem 51 als getrennte Module konfiguriert sind, möglich, eine Situation zu vermeiden in der die AC/DC-Umformschaltung 12 überlastet wird, falls die Abgabe des Motors 19, der an die DC/AC-Umformvorrichtung 10 angeschlossen ist, die mit dem Motoransteuerungs-Regelsystem 1 verbunden ist, groß ist, und man kann die Abgaben der Motoren 4, 5, 6 und 19 entsprechend den Betriebszuständen der Motoren 4, 5, 6 und 19 garantieren.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen eingeschränkt; man kann daran verschiedene Änderungen und Abwandlungen vornehmen. Beispielsweise wird als Netz-Wechselstromversorgung eine dreiphasige Wechselstromversorgung 2 verwendet. Man kann jedoch. auch eine mehrphasige Wechselstromversorgung mit einer von drei verschiedenen Phasenanzahl als Netz-Wechselstromversorgung verwenden. Zudem ist der Fall beschrieben, dass als erste Anzahl Motoren die drei Motoren 4, 5 und 6 angesteuert werden. Die Erfindung ist jedoch auch dann anwendbar, wenn irgendeine von drei verschiedene Anzahl an Motoren angesteuert wird. Zudem sind Fälle erklärt, in denen als zweite Anzahl DC/AC-Umformvorrichtungen eine einzige DC/AC-Umformschaltung 20 als zweite Gleichstrom/Wechselstrom-Umformschaltung an die Motoransteuerungs-Regelsysteme 1, 31, 41 und 51 angeschlossen ist. Die Erfindung ist jedoch auch in Fällen anwendbar, in denen mehrere DC/AC-Umformschaltungen 20 an die Motoransteuerungs-Regelsysteme 1, 31, 41 und 51 angeschlossen werden.
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Die Erfindung ist anhand besonderer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. Fachleute wissen, dass man daran verschiedene Änderungen und Abwandlungen vornehmen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 3626152 [0003]
- JP 3626152 B [0003]
