-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Motorsteuerung, die mit Einrichtungen versehen ist zum Handhaben eines Wechselstromausfalls beim Betreiben eines Motors.
-
Wie in den
japanischen Patentveröffentlichungen 2011-101474 ,
2011-209936 ,
3,472,433 und
3,616,759 beispielhaft beschrieben ist, sind herkömmliche Motorsteuerungen mit einem Stromausfalldetektor versehen, der den Ausfall von Wechselstrom beim Betrieb eines Motors detektiert und ein entsprechendes Detektorsignal abgibt, sowie mit einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, den Motor entsprechend dem Detektorsignal zu stoppen. Bei solchen Anordnungen ist eine Verdrahtung vorgesehen zwischen dem Ausgang der Wechselstromquelle und der Detektoreinheit für den Stromausfall.
-
Aus den
japanischen Patentveröffentlichungen 10-271866 ,
3,369,346 , und
4,154,679 sind beispielsweise Motorsteuerungen mit Stromausfalldetektor bekannt, die beim Betrieb des Motors einen Wechselspannungsausfall detektieren und ein entsprechendes Ausfallsignal erzeugen, und mit einer Steuereinheit, die den Motor so steuert, dass ein durch den Motor angetriebener Körper bei Detektion des Stromausfalls zurückgezogen wird. Dabei ist eine interne Verdrahtung zwischen der Ausgangsleitung der Wechselspannungsquelle und der Detektoreinheit für den Stromausfall, so wie bei den obigen Anordnungen, vorgesehen.
-
In der
japanischen Patentveröffentlichung 3,541,121 ist beispielhaft eine Motorsteuerung beschrieben mit einer Stromausfalldetektoreinheit, die den Ausfall einer Wechselstromversorgung beim Betrieb des Motors detektiert und ein Stromausfalldetektorsignal erzeugt, und mit einer Stromversorgungseinheit, die eingerichtet ist, elektrische Leistung an eine Gleichstrom-Verbindungseinheit zu liefern, die elektrische Leistung akkumuliert zum Antrieb des Motors bei Auftreten eines Stromausfallsignals. Bei dieser Anordnung ist eine interne Verdrahtung zwischen der Ausgangsleitung der Wechselspannungsquelle und der Stromausfalldetektoreinheit, ebenso wie bei den obigen Anordnungen, vorgesehen.
-
Wird eine Mehrzahl von Motoren gesteuert, um bei Wechselstromausfall einen Motor zu stoppen oder einen vom Motor angetriebenen Körper zurückzuziehen, werden mehrere Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlereinrichtungen entsprechend den einzelnen Motoren individuell zusammengestellt. Deshalb ist es dort erforderlich, eine Stromausfalldetektoreinheit und eine Steuereinheit für jeden der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler vorzusehen, d. h. Stromausfalldetektoreinheiten und -steuereinheiten entsprechend den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlern einzusetzen.
-
Die Zeitfolge beim Detektieren eines Stromausfalls mittels der Stromausfall-Detektoreinheiten kann dabei jeweils variieren, da die Komponenten, welche die einzelnen Stromausfalldetektoreinheiten bilden, unterschiedlich sein können. Auch kann die Zeitfolge bei der Detektion eines Stromausfalls variieren durch Einflüsse des Spannungsabfalls in der internen Verdrahtung zwischen der Ausgangsleitung der Wechselspannungsquelle und einer Stromausfall-Detektoreinheit. Weiterhin können die Zeitfolgen beim Detektieren von Stromausfällen dadurch voneinander differieren, dass Unterschiede vorliegen hinsichtlich der Toleranz der jeweiligen Einrichtung bezüglich eines Stromausfalls, in welche die jeweilige Stromausfall-Detektoreinheit eingebaut ist.
-
Deshalb kann die Steuerung und Handhabung eines Wechelstromausfalls beim Antreiben von Motoren durchaus komplex sein, wenn negative Effekte aufgrund unterschiedlicher Zeitfolgen bei der Detektion von Stromausfällen zu berücksichtigen sind.
-
Wird die elektrische Leistung einer Gleichspannungsverbindungseinheit zugeführt, ist es erforderlich, zusätzlich zur Motorsteuerung zum Stoppen eines Motors oder zum Zurückziehen eines vom Motor angetriebenen Körpers bei Stromausfall, sowohl eine Stromausfall-Detektoreinheit für die Steuereinheit als auch eine Stromausfall-Detektoreinheit für die elektrische Stromversorgung vorzusehen.
-
Die Zeitfolge bei der Stromausfalldetektion mittels einer Stromausfalldetektoreinheit für eine Steuereinheit kann unterschiedlich sein gegenüber der entsprechenden Zeitfolge bei einer Stromausfalldetektoreinheit bezüglich einer elektrischen Stromversorgungseinheit, nämlich aufgrund von unterschiedlichen Komponenten, die jeweils die Stromausfall-Detektoreinheiten bilden. Auch kann die Zeitfolge bei der Stromausfalldetektion mittels einer Stromausfall-Detektoreinheit bezüglich einer Steuereinheit verschieden sein von der Zeitfolge bei der Stromausfalldetektion mittels einer Stromausfall-Detektoreinheit bezüglich einer elektrischen Stromversorgungseinheit aufgrund von Unterschieden in der momentanen Stromausfalltoleranz der jeweiligen Einrichtung, in welcher die Stromausfall-Detektoreinheit installiert ist.
-
Unerwünschte Effekte aufgrund von verschiedenen Zeitfolgen bei der Stromausfalldetektion mittels einer Stromausfalldetektoreinheit in Bezug auf die Steuereinheit und in Bezug auf die elektrische Stromversorgungseinheit können auch bei der Motorsteuerung selbst auftreten. Beispielsweise kann trotz der Detektion eines Stromausfalls mittels einer Stromausfalldetektoreinheit bezüglich der Steuereinheit ein Stromausfall bezüglich der elektrischen Stromversorgungseinheit nicht detektiert werden. In diesem Falle ist es unmöglich, den Motor zu stoppen oder einen durch den Motor bei Wechselstromausfall angetriebenen Körper zurückzuziehen.
-
Wie oben erläutert ist, kann eine Steuerung mit Handhabung von Wechselstromausfällen beim Antrieb eines Motors dann komplex sein, wenn unerwünschte Effekte aufgrund von Differenzen in der Zeitfolge beim Detektieren mit Bezug auf eine Steuereinheit und mit Bezug auf eine elektrische Stromversorgung vermieden werden sollen. Eine solche Steuerung kann auch weiter erschwert werden, wenn die Anzahl der mit einer Stromausfall-Detektoreinheit versehenen Vorrichtungen erhöht ist. Dadurch wird es schwierig, den Einsatzbereich der Einrichtungen zu vergrößern.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Motorsteuerung bereitzustellen, die eine Vereinfachung der Steuerung hinsichtlich der Reaktion auf Wechselstromausfälle beim Betreiben eines Motors ermöglicht und auch in einfacher Weise eine Erweiterung der Handhabung von Stromausfällen ermöglicht.
-
Eine Motorsteuerung gemäß einem Merkmal der Erfindung betrifft die Steuerung eines Motors, der durch elektrische Leistung angetrieben wird, welche in einer Gleichstromeinheit akkumuliert wird, die über einen Konverter mit einer Wechselstromspannungsquelle verbunden ist. Die Motorsteuerung ist mit einer ersten Einrichtung versehen einschließlich einer Stromausfall-Detektoreinheit, die eingerichtet ist, beim Antrieb eines Motors einen Ausfall einer Wechselstromversorgung zu detektieren und ein Stromausfall-Detektorsignal zu erzeugen, und mit einer Transmittereinheit, die eingerichtet ist, das Stromausfall-Detektorsignal zu übertragen; sowie mit zumindest einer zweiten Einrichtung einschließlich einer Empfängereinheit, die eingerichtet ist, das Stromausfall-Detektorsignal von der Transmittereinheit zu empfangen.
-
Vorzugsweise kann die Übertrageeinheit das Stromausfall-Detektorsignal unter Verwendung eines Kabels, Radiowellen, oder einer optischen Faser an die Empfängereinheit übertragen.
-
Vorzugsweise weist die erste Einrichtung einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, die Gleichstrom-Einheit, den Stromausfall-Detektor, und die Übertrageinheit auf; während die zweite Einrichtung den Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler einschließlich der Empfängereinheit aufweist.
-
Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die genannte erste Einrichtung einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, die Gleichstrom-Verbindungseinheit, die Stromausfall-Detektoreinheit und die Transmittereinheit sowie die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung, die mit dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler verbunden ist aufweisen; und die genannte zweite Einrichtung kann gebildet sein aus einer elektrischen Leistungssteuerung einschließlich einer Empfangseinheit, und kann eingerichtet sein, im Falle eines Ausfalls der Wechselstrom-Stromversorgung beim Antreiben eines Motors entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals über die Empfangseinheit eine Steuerung der Stromversorgung bereitzustellen.
-
Bevorzugt kann auch die genannte erste Einrichtung gebildet sein aus einem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler einschließlich des Konverters, der Gleichstrom-Verknüpfungseinheit, der Stromausfall-Detektoreinheit, und der Transmittereinheit; während die genannte zweite Einrichtung gebildet sein kann aus einem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler einschließlich der Empfängereinheit und einer elektrischen Leistungsversorgungseinheit, die eingerichtet ist, im Falle des Ausfalls der Wechselstromversorgung beim Antreiben eines Motors entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals über die Empfängereinheit eine Steuerung der elektrischen Stromversorgung bereitzustellen.
-
Bevorzugt hat die Einrichtung zur Steuerung der elektrischen Stromversorgung eine regenerative elektrische Stromverbrauchssteuereinheit, die eingerichtet ist, eine Steuerung so durchzuführen, dass regenerative elektrische Energie, die beim Abbremsen des Motors erzeugt wird, entsprechend dem Empfang des Stromsaufall-Detektorsignals über die Empfängereinheit verbraucht wird. Bevorzugt hat die genannte elektrische Stromversorgung eine Steuereinheit für die elektrische Stromversorgung, die eingerichtet ist, die elektrische Stromversorgung entsprechend dem Empfang des Stromausfall-Detektorsignals über die Empfängereinheit zu steuern.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
Die Erfindung wird noch deutlicher durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren:
-
1 zeigt ein System, das mit einer Motorsteuerung bereitgestellt wird gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
2 zeigt ein System, das mit einer Motorsteuerung bereitgestellt wird gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
-
3 zeigt Einzelheiten einer regenerativen elektrischen Stromverbrauchssteuereinheit entsprechend 2;
-
4 zeigt Einzelheiten einer elektrischen Stromversorgungssteuereinheit gemäß 2;
-
5 zeigt Einzelheiten einer anderen elektrischen Stromversorgungssteuereinheit entsprechend 2;
-
6 zeigt Einzelheiten einer Modifizierung einer elektrischen Stromversorgungssteuereinheit entsprechend 2;
-
7 zeigt Einzelheiten einer Modifizierung der anderen elektrischen Stromversorgungssteuereinheit entsprechend 2;
-
8 zeigt Einzelheiten einer Modifikation der anderen elektrischen Stromversorgungssteuereinheit gemäß 2;
-
9 zeigt ein System, das mit einer Motorsteuereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird; und
-
10 zeigt ein System, das mit einer Motorsteuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird.
-
Beschreibung im Einzelnen
-
Im Folgenden wird eine Motorsteuerung unter Bezugnahme auf die FIGn. beschrieben, die mit Einrichtungen zum Reagieren auf einen Stromausfall versehen ist. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die FIGn. oder die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. In den FIGn. werden gleiche oder funktionsähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 zeigt ein System, das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Motorsteuerung bereitgestellt wird. Das in 1 dargestellte System wird in einer Werkzeugmaschine eingesetzt. Das System ist mit einer drei-phasigen Wechselspannungsquelle 1, Spannungsdetektoren 2U, 2V, 2W, einem Motor 3, einem angetriebenen Körper 4, einer Motorsteuereinrichtung 5, und einer Hauptsteuereinrichtung 6 versehen.
-
Die Spannungsdetektoren 2U, 2V und 2W sind an den Ausgangsleitungen der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 angeordnet, um Spannungen bezüglich der drei Phasen zu detektieren, d. h. die Spannung der U-Phase, die Spannung der V-Phase, und die Spannung der W-Phase. Beispiele für den Motor 3 sind ein Servomotor, der eingerichtet ist, die Hauptwelle einer Werkzeugmaschine in Richtung der Z-Achse über einen Schraub-Vorschubmechanismus, wie eine Kugelgewindespindel, anzutreiben, ein Motor für die Hauptwelle, der eingerichtet ist, ein auf der Hauptwelle der Werkzeugmaschine montiertes Werkzeug anzutreiben, und ein Servomotor für eine Horizontalachse, der eingerichtet ist, einen Tisch einer Werkzeugmaschine, auf dem ein Werkstück angeordnet ist, in horizontaler Achsrichtung anzutreiben (z. B. in Richtung der X-Achse), und zwar mittels eines Schraub-Vorschubmechanismus, wie einem Kugelgewindetrieb.
-
Der angetriebene Körper 4 kann die Hauptwelle einer Werkzeugmaschine sein wenn der Motor 3 ein Servomotor für die Hauptachse ist, oder es kann ein Werkzeug sein wenn der Motor 3 die Hauptwelle des Motors treibt, oder es kann ein Tisch einer Werkzeugmaschine sein wenn der Motor 3 ein Servomotor für eine Horizontalachse ist.
-
Die Motorsteuereinrichtung 5 ist versehen mit einem Wechselstrom-Gleichstrom-Konverter 11 als erste Einrichtung und einem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter 12 als zweite Einrichtung. Die Wechselstrom-Gleichstrom-Konvertereinrichtung 11 hat eine Stromausfall-Detektoreinheit 11a, eine Transmittereinheit 11b, einen Konverter 11c, und eine Gleichstromanschlusseinheit 11d. Die Gleichstrom-Wechselstrom-Konvertereinrichtung 12 hat eine Empfängereinheit 12a, eine Steuereinheit 12b und einen Inverter 12c.
-
Die Stromausfall-Detektoreinheit 11a ist eingerichtet, einen Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 beim Antreiben des Motors 3 zu detektieren, und zwar durch Überwachung einer Spannung der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 und einer Spannung der Gleichstrom-Anschlusseinheit 11d, und um ein Stromausfall-Detektorsignal zu erzeugen. Um eine solche Steuerung durchzuführen, ist die Stromausfall-Detektoreinheit 11a mit einer Gleichrichterschaltung (nicht gezeigt) versehen, die eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden (6 im Falle einer Drei-Phasen-Wechselstromquelle) hat zum Gleichrichten der drei-phasigen Spannungen, der U-Phasenspannung, der V-Phasenspannung und der W-Phasenspannung, welche durch die Spannungsdetektoren 2U, 2V, und 2W zu detektieren sind, die in der Ausgangsleitung der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 angeordnet sind, und mit einem Komparator (nicht gezeigt), der eingerichtet ist, den Pegel eines Ausgangssignals aus der Gleichrichterschaltung mit einem Referenzpegel zu vergleichen und um ein Stromausfall-Detektorsignal zu erzeugen wenn der Ausgangssignalpegel kleiner ist als der Referenzpegel. Die Stromausfall-Detektoreinheit 11a ist weiterhin mit einer Spannungsdetektoreinheit (nicht gezeigt) versehen, die eingerichtet ist, eine Spannung der Gleichstrom-Anschlusseinheit 11d zu detektieren, einer Recheneinheit (nicht gezeigt), die eingerichtet ist, einen Abfall der detektierten Spannung pro Zeiteinheit zu berechnen, und mit einem weiteren Komparator (nicht gezeigt), der eingerichtet ist, zwischen dem berechneten Spannungsabfall und einem vorgegebenen Vergleichswert zu vergleichen und ein Stromausfall-Detektorsignal zu erzeugen wenn der Spannungsabfall größer ist als der Vergleichswert.
-
Die Transmittereinheit 11b (Übertragereinheit) hat beispielsweise einen Eingangs-/Ausgangsanschluss und ist eingerichtet, ein Stromausfall-Detektorsignal an die Empfängereinheit 12a über z. B. ein Kabel, Radiowellen, oder eine optische Faser zu übertragen. Der Konverter 11c hat eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden (6 im Falle einer drei-phasigen Wechselstromquelle) und ist eingerichtet, den von der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 erhaltenen Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Die Gleichstromanschlusseinheit 11d hat beispielsweise einen glättenden Kondensator und ist parallel zum Konverter 11c geschaltet, um die von den Gleichrichterdioden im Konverter 11c gleichgerichtete Spannung zu glätten. Mit dieser Steuerung wird der Motor 3 durch elektrische Energie angetrieben, die in der Gleichstromanschlusseinheit 11d akkumuliert ist.
-
Die Empfängereinheit 12a hat beispielsweise einen Eingangs-/Ausgangsanschluss und ist eingerichtet, ein Stromausfall-Detektorsignal, das von der Transmittereinheit 11b übertragen wurde, zu empfangen. Die Steuereinheit 12b ist eingerichtet, ein PWM-Signal zum Antreiben des Motors 3 zu erzeugen, und zwar auf Basis von laufenden Werten der Ströme der drei Phasen, also dem U-Phasen-Strom, dem V-Phasen-Strom, und dem W-Phasen-Strom, wie durch den Stromdetektor (nicht gezeigt) in der Ausgangsleitung des Inverters 12c detektiert, weiterhin auf Basis einer Position des Motors 3, wie durch einen Positionsdetektor (nicht gezeigt) detektiert, einer Geschwindigkeit des Motors 3, die auf Basis der Position des Motors 3 zu bestimmen ist, eines Positions-Befehlswertes, der durch die Haupt-Steuerung 6 einzugeben ist, und eines Geschwindigkeits-Befehlswertes, der auf Basis des Positionsbefehlswertes zu bestimmen ist; und um dann das erzeugte PWM-Signal an den Inverter 12c zu geben.
-
Der Inverter 12c hat eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden (6 im Falle einer drei-phasigen Wechselstromquelle) und Transistoren sind umgekehrt parallel zu den entsprechenden zugeordneten Gleichrichterdioden geschaltet. Der Inverter 12c ist parallel zu der Gleichstrom-Anschlusseinheit 11d geschaltet und eingerichtet, durch den Konverter 11c gewandelten Gleichstrom in Wechselstrom zum Antreiben des Motors 3 umzuwandeln, nämlich durch Ausführen von Ein-/Ausschaltoperationen der Transistoren auf Basis des PWM-Signals.
-
Wie oben beschrieben ist, steuert die Motorsteuereinrichtung 5 den anzutreibenden Motor 3 durch elektrischen Energie, die in der Gleichstromanschlusseinheit 11d akkumuliert ist, welche über den Konverter 11c mit der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 12b den Motor 3 so, dass ein Stoppen des Motors 3 oder ein Zurückziehen des vom Motor 3 angetriebenen Körpers 4 bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals in der Empfängereinheit 12e durchgeführt wird.
-
Im Einzelnen ist die Motorsteuereinrichtung 5 eingerichtet, beim Antreiben des Motors einen Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 zu detektieren und den Motor 3 so zu steuern, dass ein Stoppen des Motors 3 oder ein Zurückziehen des vom Motor 3 angetriebenen Körpers 4 entsprechend der Detektion des Stromausfalls durchgeführt wird.
-
Die Haupt-Steuereinrichtung 6 wird zum Beispiel durch eine CNC-Steuerung bereitgestellt und ist eingerichtet, einen Positionsbefehlswert in die Steuereinheit 12b zum Steuern der Motorsteuereinrichtung 5 einzugeben.
-
Die Stromausfall-Detektoreinheit 11a und die Transmittereinheit 11b sind durch einen ersten Prozessor (nicht gezeigt) implementiert, der einen Eingangs-/Ausgangsanschluss, eine serielle Kommunikationsschaltung, einen Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler, und einen Komparator aufweist zum Detektieren eines Stromausfalls der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 entsprechend einem Stromausfall-Detektorprogramm, das in einem Speicher (nicht gezeigt) abgespeichert ist.
-
Die Empfängereinheit 12a und die Steuereinheit 12b sind implementiert durch einen zweiten Prozessor (nicht gezeigt), der mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss versehen ist, einer seriellen Kommunikationsschaltung, einem Wechselstrom-/Gleichstromwandler, und einem Komparator zum Durchführen einer Steuerung des Motors 3 entsprechend einem in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Motor-Steuerungsprogramm.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, eine Stromausfall-Detektoreinheit vorzusehen für jede Wechselstrom-/Gleichstromwandlereinrichtung 11 und Gleichstrom-/Wechselstromwandlereinrichtung 12, die als individuelle Einrichtungen (getrennte Einrichtungen) eingerichtet sind. Insbesondere ist eine einzige Stromausfall-Detektoreinheit 11a anstelle einer Mehrzahl von Stromausfall-Detektoreinheiten vorgesehen, ein in der Stromausfall-Detektoreinheit 11 erzeugtes Stromausfall-Detektorsignal wird von der Transmittereinheit 11b an die Empfängereinheit 12a übertragen, und die Steuereinheit 12b leistet beim Antreiben des Motors 3 entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 12a eine Handhabung (Bewältigung bzw. Regelung) eines Stromausfalls der drei-phasigen Wechselspannungsquelle 1.
-
Wie oben beschrieben ist, erfordert das Detektieren eines Stromausfalls der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 auf Seiten der Wechselstrom-/Gleichstrom-Konverterschaltung und das Übertragen eines Stromausfall-Detektorsignals von der Transmittereinheit 11b in der Wechselstrom-/Gleichstromkonverterschaltung 11 an die Empfängereinheit 12a in der Gleichstrom-/Wechselstromkonverterschaltung 12 unter Verwendung eines Kabels, Radioübertragung oder optischer Fasern nicht den Einsatz aufwändiger Steuerungen für die Handhabung (Regelung, Bewältigung) von Stromausfällen, wobei unerwünschte Effekte aufgrund unterschiedlicher Zeitfolgen bezüglich der Detektion von Stromausfällen durch Stromausfall-Detektoreinheiten die Steuerung des Motors 3 nicht in unerwünschter Weise beeinflussen. Die oben beschriebene Anordnung ist auch von Vorteil hinsichtlich einer Reaktion auf einen Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1. Auch wird mit Einsatz einer einzigen Stromausfall-Detektoreinheit 11a anstelle einer Mehrzahl von Stromausfall-Detektoreinheiten das System gemäß 1 vereinfacht.
-
2 zeigt schematisch ein System, das mit einer Motorsteuerungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird. Das in 2 gezeigte System hat eine drei-phasige Wechselstromquelle 1, Spannungsdetektoren 2U, 2V, 2W, einen Motor 3, einen angetriebenen Körper 4, eine Motorsteuerungseinrichtung 15, und eine Hauptsteuerungseinrichtung 6.
-
Die Motorsteuerungseinrichtung 15 ist mit einer Wechselstrom-/Gleichstromkonverterschaltung 11 und mit einer Gleichstrom-/Wechselstromkonvertereinrichtung 12', und mit einer Steuereinrichtung 13 für den elektrischen Strom als zweite Einrichtung versehen. Die Gleichstrom-/Wechselstromkonvertereinrichtung 12' hat eine Steuereinheit 12b und einen Inverter 12c. Die Einrichtung 13 für die Steuerung des elektrischen Stromes hat eine Empfängereinheit 13a, eine Steuereinheit 13b für den Verbrauch an regenerativer elektrischer Energie, eine Steuerschaltung 13b' für die elektrische Stromversorgung, und eine Steuereinheit 13b'' für die elektrische Stromversorgung. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Wechselstrom-/Gleichstromkonvertereinrichtung 11 und die Gleichstrom-/Wechselstromkonvertereinrichtung 12', die damit verbunden ist, eine Einrichtung 14 als „erste Einrichtung”.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Motorsteuereinrichtung 15 eingerichtet, einen Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 beim Antreiben des Motors 3 zu detektieren und den Motor 3 so zu steuern, dass der Motor 3 gestoppt oder ein vom Motor 3 angetriebener Körper 4 zurückgezogen wird entsprechend der Detektion des Stromausfalls; und um eine Handhabung (Bewältigung, Regelung) der elektrischen Stromversorgung beim genannten Stromausfall bereitzustellen.
-
Um die oben genannte Steuerung durchzuführen ist eine Transmittereinheit 11b eingerichtet, ein Stromausfall-Detektorsignal an die Empfängereinheit 13a unter Verwendung z. B. eines Kabels, Radioübertragung, oder optischer Fasern zu übertragen; und die Einrichtung 13 für die Handhabung (Steuerung) der elektrischen Stromversorgung leistet beim Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 entsprechend dem Empfang des Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a eine entsprechende Steuerung der elektrischen Versorgung.
-
Die Empfängereinheit 13a hat beispielsweise einen Eingangs-/Ausgangsanschluss und ist eingerichtet, ein von der Transmittereinheit 11b übertragenes Stromausfall-Detektorsignal, wie oben beschrieben, zu empfangen. Die Steuereinheit 13b steuert den Verbrauch an regenerativer elektrischer Energie, die gewonnen wird, wenn der Motor 3 entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a abgebremst wird. 3 ist eine Darstellung der Einzelheiten der in 2 gezeigten Steuereinheit für den Verbrauch an regenerativer elektrischer Energie. Gemäß 3 ist die Steuereinheit 13b für den Verbrauch an regenerativer elektrischer Energie parallel zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d geschaltet und hat einen NPN-Transistor (IGBT) 21a als Rücklauftransistor, eine Steuerung 21b, und einen Widerstand 21c bezüglich der regenerativen Energie.
-
Die Steuerung 21b stellt den NPN-Transistor 21a an bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a. Der Widerstand 21c bezüglich der regenerativen Energie nimmt regenerative Energie auf, die beim Antreiben und Bremsen des Motors 3 erzeugt wird wenn der NPN-Transistor 21a eingeschaltet ist (auf Durchlass geschaltet ist). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Diode 21d parallel zum NPN-Transistor 21a geschaltet und eine Diode 21e ist parallel zum Widerstand 21c für die regenerative Energie geschaltet.
-
Die Steuereinheit 13b' steuert die elektrische Leistungsversorgung entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a. Insbesondere steuert die Steuereinheit die elektrische Leistungsversorgung zur Gleichstromanschlusseinheit 11d zum Antreiben des Motors 3 und/oder zum Zurückziehen des vom Motor 3 angetriebenen Körpers 4 entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a. 4 ist eine Darstellung der Steuereinheit für die elektrische Leistungsversorgung gemäß 2 im Einzelnen. Wie 4 zeigt, ist die elektrische Leistungsversorgungssteuereinheit 13b' parallel geschaltet zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d und hat einen Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 22a, um einen Teil der in der Gleichstromanschlusseinheit 11d akkumulierten elektrischen Energie in einer Zeitspanne dem Kondensator 22c zuzuführen, in der die Empfängereinheit 13a kein Stromausfall-Detektorsignal erhält.
-
Die Steuerung 22b führt Ein-/Aus-Schaltvorgänge bezüglich des Schalters (nicht gezeigt) im Gleichstrom-/Gleichstromwandler 22a aus, um die im Kondensator 22c akkumulierte elektrische Energie bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a in die Gleichstromanschlusseinheit 11d zu überführen.
-
Mit solchen Ein-/Ausschaltvorgängen des Schalters (nicht gezeigt) in dem Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 22a ist es möglich, elektrische Energie zum Antrieb des Motors 3 der Gleichstromanschlusseinheit 11d zuzuführen, um im Antriebszustand bezüglich des Motors 3 und bei Stromausfall der dreiphasigen Wechselspannungsquelle 1 den vom Motor 3 angetriebenen Körper 4 zurückzuziehen.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel führt die Steuerung 22b am Schalter (nicht gezeigt) in dem Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 22a Ein- und Ausschaltvorgänge aus, um regenerative Energie zuzuführen, die in der Zeit des Betreibens und des Bremsens des Motors 3 dem Kondensator 22c zugeführt wurde.
-
Die Steuereinheit 13b' steuert die Zufuhr elektrischer Energie zum Antreiben der Steuereinheit 12b zu einer Steuerstromversorgung 31, die weiter unten näher erläutert wird, um den Motor 3 zu steuern, sodass ein Stoppen des Motors 3 oder ein Zurückziehen des vom Motor angetriebenen Körpers 4 bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a erfolgt.
-
5 ist eine Darstellung einer anderen Steuereinheit zum Zuführen elektrischer Energie gemäß 2. Wie 5 zeigt, ist die Steuereinheit 13b'' für die Zufuhr elektrischer Energie parallel zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d geschaltet und hat einen Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 23a, einen Wechselstrom-Gleichstromkonverter 23b, und eine Steuerung 23c. Eine Diode 23d ist zwischen dem Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 23a und der gesteuerten Leistungsversorgung 31 geschaltet, und eine Diode 23e ist zwischen dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter 23b und der gesteuerten Leistungsversorgung 31 geschaltet.
-
Die Steuerung 23c schaltet einen Schalter (nicht gezeigt), der in dem Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 23e enthalten ist, während der Zeit, in welcher die Empfängereinheit 13a kein Stromausfall-Detektorsignal enthält, aus, und führt Ein- und Ausschaltoperationen des Schalters aus, um Wechselstrom, der von der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 zur Steuereinheit 31 überführt wird, in Gleichstrom umzuwandeln.
-
Weiterhin führt die Steuerung 23c Ein- und Ausschaltvorgänge bezüglich des Schalters (nicht gezeigt) in dem Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 23a aus, um einen Teil der in der Gleichstromanschlusseinheit 11d akkumulierten elektrischen Energie der gesteuerten Leistungsversorgung 31 zuzuführen wenn ein Stromausfall-Detektorsignal von der Empfängereinheit 13a erhalten wird, während der Schalter (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-/Gleichstromwandler 23b ausgeschaltet wird.
-
Auf diese Weise führt die Steuerung 23c Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Gleichstrom-/Gleichstromkonverter 23a bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a aus, wodurch es möglich wird, der Steuer-Leistungsversorgung 31 elektrische Energie für die Steuerung der Steuereinheit 12b zuzuführen und so den Motor 3 derart zu steuern, dass ein Anhalten des Motors 3 oder ein Zurückziehen des angetriebenen Körpers 4 im Falle eines Stromausfalls der drei-phasigen Stromquelle 1 im Zustand des Betreibens des Motors 3 ausgeführt wird.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Stromausfall-Detektoreinheit 11a, die Transmittereinheit 11b, und die Steuereinheit 12b durch einen dritten Prozessor (nicht gesondert gezeigt) implementiert, der mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss, einer seriellen Kommunikationsschaltung, einem Wechselstrom-/Gleichstromkonverter, und einem Komparator versehen ist, um einen Stromausfall der drei-phasigen Wechselspannungsquelle 1 entsprechend einem Stromausfall-Detektorprogramm in einem Speicher (nicht illustriert) zu detektieren und um die Steuerung des Motors 3 entsprechend einem Motor-Steuerprogramm in einem Speicher (nicht gezeigt) auszuführen.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Empfängereinheit 13a und die Steuerung 21b, 22b, 23c durch einen „vierten Prozessor” (nicht gezeigt) implementiert, der versehen ist mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss, einer seriellen Kommunikationsschaltung, einem Wechselstrom-/Gleichstromkonverter, und einem Komparator, um den Verbrauch regenerativer elektrischer Energie entsprechend einem Steuerprogramm für diesen Verbrauch, das in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegt ist, auszuführen für die Zufuhr elektrischer Energie zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d entsprechend einem in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Programm für die elektrische Energiezufuhr, und zum Zuführen elektrischer Energie an die Steuer-Leistungsversorgung 31 entsprechend einem in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Programm für die elektrische Energieversorgung.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, für jede Vorrichtung 14 und jede elektrische Leistungssteuerung 13, welche als separate Komponenten verwirklicht sind, eine Stromausfall-Detektoreinheit vorzusehen. Wie oben beschrieben ist, erfordert die Detektion eines Stromausfalls der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 auf Seiten der Vorrichtung 14 und die Übertragung eines Stromausfall-Detektorsignals von der Transmittereinheit 11b in der Vorrichtung 14 zu der Empfängereinheit 13a in der Vorrichtung 13 für die elektrische Leistungssteuerung keine aufwändige Steuerung für die Handhabung (Bewältigung, Regelung) eines Stromausfalls, sodass unerwünschte Effekte aufgrund unterschiedlicher Zeitabläufe in Stromausfall-Detektoreinheiten keinen Einfluss haben auf die Steuerung des Motors 3. Die obige Konfiguration ist auch vorteilhaft mit Blick auf eine Vereinfachung der Steuerung bei der Handhabung eines Stromausfalls der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 und ermöglicht auch eine einfache Erweiterung der Handhabung einer solchen Situation. Das Vorsehen einer einzigen Stromausfall-Detektoreinheit 11a anstelle einer Mehrzahl von Stromausfall-Detektoreinheiten ermöglicht es auch das in 2 gezeigte System einfache zu halten. Dies ist auch insofern vorteilhaft als es die Kosten für die Handhabung eines Stromausfalls reduziert.
-
6 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Energieversorgungssteuereinheit gemäß 2. Eine elektrische Energieversorgungssteuereinheit 32 gemäß 6 wird anstelle der elektrischen Energieversorgungssteuereinheit 13b' gemäß 2 eingesetzt. Wie 6 zeigt, ist die elektrische Energieversorgungssteuereinheit 42 parallel geschaltet zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d und hat einen Wechselstrom-Gleichstromkonverter 42a, eine Steuerung 42b, und einen Motor mit Schwungrad 42c.
-
Die Steuerung 42b ist eingerichtet, einen Motor mit Schwungrad 42c dadurch abzubremsen, dass Ein-/Ausschaltvorgänge eines Schalters (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter 42a bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a durchgeführt werden.
-
Beim Verzögern des mit einem Schwungrad 42c versehenen Motors, wie oben beschrieben, wird elektrische Energie gewonnen und die gewonnene regenerative elektrische Energie wird der Gleichstromanschlusseinheit 11d zugeführt.
-
Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter 42a machen es möglich, elektrische Energie der Gleichstromanschlusseinheit 11d zuzuführen zum Antreiben des Motors 3, um den vom Motor angetriebenen Körper 4 bei Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 im Zustand des Motorantriebs zurückzuziehen.
-
Die elektrische Energieversorgungssteuerungseinheit 42 ist so eingerichtet, dass die Steuerung 42b die Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter 42a derart ausführt, dass der mit einem Schwungrad 42c versehene Motor unter Verbrauch regenerativer Energie beschleunigt (angetrieben) wird, die gewonnen wurde beim Abbremsen des Motors 3.
-
7 zeigt eine Modifikation der elektrischen Stromversorgungssteuereinheit gemäß 2.
-
Eine elektrische Stromversorgungssteuereinheit 43 gemäß 7 wird anstelle der elektrischen Stromversorgungssteuereinheit 13b'' gemäß 2 eingesetzt. Wie 7 zeigt, ist die elektrische Stromversorgungsteuereinheit 43 parallel geschaltet zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d und hat einen Schalter 43a, eine Steuerung 43b, und eine Stromversorgungshaltung 43c.
-
Die Steuerung 43b steuert den Schalter 43a und die Stromversorgungsschaltung 43c so, dass die drei-phasige Wechselstromquelle 1 über den Schalter 43a und einen Wechselstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt) in der Leistungsversorgungsschaltung 43c in der Zeit, in der die Empfängereinheit 13a kein Stromausfall-Detektorsignal empfängt, mit der Steuer-Energieversorgung 31 verbunden ist. Die Steuerung 43b führt Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt), der in der Stromversorgungschaltung 43c enthalten ist, aus, sodass Wechselspannung, die von der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 bereitgestellt wird, in Gleichspannung umgewandelt wird, die der Steuer-Stromversorgung 31 zuzuführen ist.
-
Die Steuerung 43b steuert den Schalter 43a und die Stromversorgungsschaltung 43c so, dass die Gleichstromanschlusseinheit 11d über den Schalter 43a und einen Gleichstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt) in der Strom-Versorgungsschaltung 43c bei Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a mit der Steuer-Energieversorgung 31 verbunden ist. Die Steuerung 43b führt Ein- und Ausschaltungen am Schalter (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt) in der Strom-Versorgungsschaltung 43c aus, um einen Teil der in der Gleichstromverknüpfungseinheit 11d akkumulierten elektrischen Energie einem Kondensator (nicht gezeigt) zuzuführen, der in der Steuer-Energieversorgung 31 enthalten ist.
-
Auf diese Weise führt die Steuerung 43b Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Wechselstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt) in der Strom-Versorgungsschaltung 43c aus, entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a, wodurch es möglich ist, der Steuer-Energieversorgung 31 elektrische Energie zuzuführen für die Steuereinheit 12b, um den Motor 3 so zu steuern, dass ein Anhalten des Motors 3 oder ein Zurückziehen des vom Motor 3 angetriebenen Körpers 4 bei Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 im Zustand des Antreibens des Motors 3 ausgeführt werden.
-
8 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Energieversorgungssteuereinheit gemäß 2. Eine elektrische Energieversorgungssteuereinheit 43' gemäß 8 wird beispielsweise anstelle der elektrischen Energieversorgungssteuereinheit 13b'' gemäß 2 eingesetzt. Wie 8 zeigt, ist die elektrische Energieversorgungssteuereinheit 43' parallel geschaltet zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d und hat Gleichrichterschaltungen 43a', 43b', eine Steuerung 43c', und eine Energieversorgungsschaltung 43d'.
-
Die Steuerung 43c' führt Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Gleichstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt) aus, der in der Energieversorgungsschaltung 43d' enthalten ist, sodass Gleichstrom-Energie, die gewonnen wird durch Gleichrichtung der Wechselspannung der drei-phasigen Wechselspannungsquelle 1 mittels der Gleichrichterschaltungen 43a', der Steuer-Energieversorgung 31 zu der Zeit zugeführt wird, in der die Empfängereinheit 13a kein Stromausfall-Detektorsignal erhält.
-
Die Steuerung 31c' führt weiterhin Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Gleichspannung-Gleichspannungskonverter (nicht gezeigt), der in der Stromversorgungseinheit 43d enthalten ist, aus, sodass Gleichstromleistung, die gewonnen wird durch Gleichrichtung von Gleichspannungsleistung, die bereitgestellt wird durch die Gleichstromanschlusseinheit 11d, mittels der Gleichrichterschaltung 43b der Steuer-Energieversorgung 31 zugeführt wird wenn ein Stromausfall-Detektorsignal von der Empfängereinheit 13a erhalten wird.
-
Auf diese Weise führt die Steuerung 43c' Ein- und Ausschaltvorgänge am Schalter (nicht gezeigt) in dem Gleichstrom-Gleichstromkonverter (nicht gezeigt) in der Energie-Versorgungsschaltung 43d' aus in Abhängigkeit vom Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 13a, wodurch es möglich ist, der Steuer-Energieversorgung 31 elektrische Energie für die Steuereinheit 12b zuzuführen zur Steuerung des Motors 3 derart, dass ein Stoppen des Motors 3 oder ein Zurückziehen des vom Motor 3 angetriebenen Körpers 4 im Falle eines Stromausfalls der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 im Zustand des Antreibens des Motors 3 ausgeführt wird.
-
9 zeigt ein System, das mit einer Motorsteuerungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird. Das in 9 gezeigte System hat eine drei-phasige Wechselstromquelle 1, Spannungsdetektoren 2U, 2V, 2W, einen Motor 3, einen angetriebenen Körper 4, eine Motorsteuereinrichtung 25, und eine Haupt-Steuereinrichtung 6.
-
Die Motor-Steuereinrichtung 25 hat einen Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11 als „erste Einrichtung”, einen Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12, und eine Einrichtung 13' für die Regelung der elektrischen Leistung. Die elektrische Leistungsregelungseinrichtung 13' hat eine Einheit 13b für die Steuerung des Verbrauchs regenerativer elektrischer Energie, eine Einheit 13b' für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung, und eine Einheit 13b'' für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden der Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12 und die elektrische Energieregelungseinrichtung 13', die damit verbunden ist, eine Einrichtung 14' als „zweite Einrichtung”.
-
In dem Ausführungsbeispiel ist die Motorsteuerung 25 so eingerichtet, dass sie im Zustand des Antriebs des Motors 3 einen Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 detektiert und den Motor 3 so steuert, dass entsprechend der Detektion eines Stromausfalls der Motor 3 angehalten wird oder der vom Motor 3 angetriebene Körper 4 zurückgezogen wird; und um eine Steuerung der elektrischen Versorgung beim Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 bereitzustellen.
-
Um die obige Steuerung durchzuführen ist eine Transmittereinheit 11b eingerichtet, ein Stromausfall-Detektorsignal unter Verwendung zum Beispiel eines Kabels, Radiowellen, oder optischer Fasern, an eine Empfängereinheit 12a zu übertragen, und eine Steuereinheit 12b steuert den Motor 3 so, dass entsprechend dem Empfang eines Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 12a der Motor 3 angehalten oder der vom Motor angetriebene Körper 4 zurückgezogen wird, und die elektrische Leistungssteuereinrichtung 13' leistet eine Steuerung der elektrischen Leistung bei Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 entsprechend dem Empfang des Stromausfall-Detektorsignals von der Empfängereinheit 12a.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Empfängereinheit 12a, die Steuereinheit 12b, und die Steuerungen 21b, 22b, 23c durch einen fünften Prozessor (nicht gesondert dargestellt, aber so aufgebaut wie die oben genannten Prozessoren) implementiert, der ausgerüstet ist mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss, einer seriellen Kommunikationsschaltung, einem A/D-Konverter, und einem Komparator, um entsprechend einem in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Motor-Steuerprogramm dem Motor 3 zu steuern und so den Verbrauch regenerativer elektrischer Energie entsprechend einem Steuerprogramm in einem Speicher (nicht gezeigt) für den Verbrauch regenerativer elektrischer Energie zu steuern und elektrische Energie entsprechend einem in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Programm für die elektrische Energieversorgung zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d zu übertragen, und um weiterhin elektrische Leistung entsprechend einem in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegten Programm für die elektrische Energieversorgung der Steuer-Energieversorgung 31 zuzuführen.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, für jeden Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11 und die Einrichtungen 14', die jeweils als separate Einrichtungen ausgeführt sind, einzeln eine Stromausfall-Detektoreinheit bereitzustellen. Wie oben erläutert ist, erfordert die Detektion eines Stromausfalls der dreiphasigen Wechselstromversorgung 1 auf Seiten des Wechselstrom-Gleichstromkonverters 11 und die Übertragung eines Stromausfall-Detektorsignals von der Transmittereinheit 11b im Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11 an die Empfängereinheit 12a in der Einrichtung 14' unter Verwendung z. B. eines Kabels, von Radioübertragung, oder optischer Fasern, keine aufwändige Steuerung hinsichtlich der Stromsteuerung bei Stromausfall, sodass unerwünschte Effekte aufgrund unterschiedlichen Zeitverhaltens der Stromausfall-Detektoreinheiten die Steuerung des Motors 3 nicht beeinflussen. Die obige Konfiguration ist auch insoweit vorteilhaft, als sie bei Stromausfall der drei-phasigen Wechselstromquelle 1 im Zustand des Motorantriebs die Handhabung des Stromausfalls vereinfacht und darüber hinaus in einfacher Weise auf größere Systeme erweiterbar ist.
-
Der Einsatz nur einer einzigen Stromausfall-Detektoreinheit 11a anstelle einer Mehrzahl von Stromausfall-Detektoreinheiten ermöglicht auch die einfache Gestaltung des in 9 gezeigten Systems. Dies reduziert die Kosten für die Handhabung eines Stromausfalls.
-
10 zeigt ein System, das durch eine Motorsteuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird. Das in 10 gezeigte System hat eine drei-phasige Wechselstromquelle 1, Spannungsdetektoren 2U, 2V, 2W, Motoren 3, 3', angetriebene Körper 4, 4', eine Motorsteuerung 35, und eine Hauptsteuerung 6.
-
Beispiele für den Motor 3' sind ein Schwerpunktachsen-Servomotor, der eingerichtet ist, die Hauptwelle einer Werkzeugmaschine in Richtung der Schwerpunktachse (Richtung der Z-Achse) anzutreiben mittels zum Beispiel eines Schraub-Vorschubs, wie einer Kugelrollspindel, ein Hauptwellenmotor, der eingerichtet ist, ein auf der Hauptwelle der Werkzeugmaschine montiertes Werkzeug anzutreiben, oder ein Horizontalachsen-Servomotor, der eingerichtet ist, einen Tisch einer Werkzeugmaschine, auf dem ein Werkstück angeordnet ist, in Richtung der horizontalen Achse (z. B. X-Achse) mittels zum Beispiel einer Kugelgewindespindel anzutreiben.
-
Bei dem angetriebenen Körper 4' kann es sich zum Beispiel um die Hauptwelle einer Werkzeugmaschine handeln, wenn der Motor 3' ein Schwerpunktachsen-Servomotor ist, oder um ein Werkzeug, wenn der Motor 3' ein Hauptwellenmotor ist, oder um einen Tisch einer Werkzeugmaschine, wenn der Motor 3' ein Horizontalachsen-Servomotor ist.
-
Die Motor-Steuereinrichtung 35 ist ausgerüstet mit einem Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11 als „erste Einrichtung”, einem Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12 als zur „zweiten Einrichtung” gehörig, einem Gleichstrom-Wechsel-stromkonverter 12' als zur „zweiten Einrichtung”, und einer Einrichtung 13 für die elektrische Leistungssteuerung als zur „zweiten Einrichtung” gehörig. Der Gleichstrom-Wechselstrom-konverter 12' hat eine Empfängereinheit 12a', eine Steuereinheit 12b', und einen Inverter 12c'.
-
Die Empfängereinheit 12a' hat einen Eingangs-/Ausgangsanschluss und ist eingerichtet, ein Stromausfall-Detektorsignal von der Transmittereinheit 11b zu empfangen. Die Steuereinheit 12b' ist eingerichtet, ein PWM-Signal zum Antrieb des Motors 3' zu erzeugen, und zwar auf Basis der Stromwerte der drei Phasen, also dem U-Phasen-Strom, dem V-Phasen-Strom, und dem W-Phasen-Strom, wie sie von einem Stromdetektor (nicht gezeigt) in der Ausgangsleitung des Inverters 12c' angeordnet sind, einer Position des Motors 3', die mit einem Positionsdetektor (nicht gezeigt) detektiert wird, einer Geschwindigkeit des Motors 3', die aufgrund der Position des Motors 2' zu bestimmen ist, eines Positions-Befehlswertes, der von der Hauptsteuerung 6 einzugeben ist, und eines Geschwindigkeits-Befehlswertes, der zu bestimmen ist auf Basis des Positions-Befehlswertes; und um das erzeugte PWM-Signal an den Inverter 12c' abzugeben.
-
Der Inverter 12c' hat eine Mehrzahl von Gleichrichterdioden (6 im Falle einer der-phasigen Wechselspannungsquelle) und Transistoren sind umgekehrt parallel zu den einzelnen entsprechenden Gleichrichterdioden geschaltet. Der Inverter 12c' ist parallel geschaltet zu der Gleichstromanschlusseinheit 11d und eingerichtet, Gleichstrom, der von dem Konverter 11c gleichgerichtet ist, in Wechselstrom zum Antrieb des Motors 3' umzuwandeln, und zwar durch Ausführen von Ein- und Ausschaltoperationen an den Transistoren aufgrund des PWM-Signals.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Empfängereinheit 12a' und die Steuereinheit 12b' durch einen fünften Prozessor (nicht gesondert dargestellt) implementiert, der mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss, einer seriellen Kommunikationsschaltung, einem A/D-Konverter, und einem Komparator versehen ist, um eine Steuerung des Motors 3 entsprechend einem Motor-Steuerprogramm, das in einem Speicher (nicht gezeigt) abgelegt ist, durchzuführen.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, eine Stromausfall-Detektoreinheit für jeden der Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11 vorzusehen, sowie für den Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12, den Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12', und die Einrichtung 13 für die elektrische Energieversorgung, die alle jeweils als getrennte Elemente ausgeführt sind.
-
Wie oben beschrieben ist, erfordert die Detektion eines Stromausfalls der dreiphasigen Wechselspannungsquelle 1 auf Seiten des Wechselstrom-Gleichstromkonverters 11 und die Übertragung eines Stromausfall-Detektorsignals von der Transmittereinheit 11b im Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11 an eine Empfängereinheit 12a im Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12 und an die Empfängereinheit 12a' in dem Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12', sowie zu der Empfängereinheit 13a in der Einrichtung 13 für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung unter Verwendung eines Kabels, Radiowellen, oder optischer Fasern, keine aufwändige Steuerung der Handhabung (Regelung, Bewältigung) eines Stromausfalls, sodass unerwünschte Effekte aufgrund unterschiedlicher Zeitfolgen in der Funktion von Stromausfall-Detektoreinheiten die Steuerung der Motoren 3, 3' nicht beeinflussen. Sodass auch dann, wenn der Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12, der Gleichstrom-Wechselstromkonverter 12', und die Einrichtung 13 für die Steuerung der elektrischen Energie entsprechend einer Mehrzahl von „zweiten Einrichtungen” für den Wechselstrom-Gleichstromkonverter 11, entsprechend der genannten „ersten Einrichtung”, eingesetzt werden, es möglich ist, die Steuerung im Falle eines Stromausfalls im Antriebszustand des Motors zu vereinfachen und es ist auch möglich, den Einsatzbereich der Lösung auf größere Systeme zu erweitern. Der Einsatz einer einzigen Stromausfall-Detektoreinheit 11a anstelle einer Mehrzahl von Stromausfall-Detektoreinheiten ermöglicht die einfache Ausgestaltung des in 10 gezeigten Systems.
-
Dies reduziert die Kosten für die Handhabung eines Stromausfalls.
-
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die obigen Ausführungsbeispiele und unterschiedliche Abänderungen und Varianten sind möglich. Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Motor-Steuerungseinrichtung einsetzbar bei anderen Maschinen als Werkzeugmaschinen oder einem Industrieroboter. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Motor-Steuereinrichtung einsetzbar in einer Anordnung, in der eine Energie-Rückgewinnung beim Abbremsen eines Motors 3 erfolgt, wobei die Energie-Rückgewinnung unterbrochen wird im Falle eines Stromausfalls einer Stromquelle beim Antreiben des Motors, insbesondere bei Einsatz einer drei-phasigen Stromquelle.
-
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen enthält die Einrichtung 13 für die elektrische Energiesteuerung zum Beispiel die Einheit 13b für die elektrische Stromverbrauchssteuerung, die Einheit 13b' für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung, und die Einheit 13b'' für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung. In Abwandlung davon kann die Einrichtung 13 für die Steuerung der elektrischen Energie zumindest eine der nachfolgenden Komponenten enthalten: die Steuereinheit 13b für den Verbrauch der regenerativen elektrischen Energie, die Steuereinheit 13b' für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung; und die Steuereinheit 13b'' für die Steuerung der elektrischen Energieversorgung. Weiterhin kann die Steuer-Energieversorgung 31 elektrische Leistung den grundlegenden Komponenten zuführen (z. B. den Steuerungen 21b, 22b, 23c), also nicht nur der Steuereinheit 12b.
-
Ein Stromausfall-Detektorsignal kann auch von der Transmittereinheit 11b an eine Empfängereinheit (nicht dargestellt) in der Hauptsteuerung 6 unter Verwendung zum Beispiel eines Kabels, von Radiowellen, oder optischer Fasern, zugeführt werden, und die Hauptsteuerung 6 kann einen Befehl ausgeben zur Steuereinheit 12b entsprechend einem Stromausfall-Detektorsignal, und die Steuereinheit 12b kann den Motor 3 so steuern, dass entsprechend dem Befehl der Motor 3 angehalten wird oder der vom Motor 3 angetriebene Körper 4 zurückgezogen wird. Auch kann die Stromausfall-Detektoreinheit 11a einen Stromausfall feststellen aufgrund der Amplitude oder der Frequenz der Spannungen der drei Phasen, d. h. der U-Phasen-Spannung, der V-Phasen-Spannung, und der W-Phasen-Spannung.
-
Bei den Ausführungsbeispielen wird ein Motor 3 gesteuert oder es werden zwei Motoren 3, 3' gesteuert. Die erfindungsgemäße Motorsteuerung ist auch einsetzbar in einer Anordnung, in der drei oder mehr Motoren gesteuert werden.
-
Nach der Erfindung ist es möglich, eine einzige Stromausfall-Detektoreinheit in einer ersten Einrichtung anstelle von mehreren Stromausfall-Steuereinheiten vorzusehen, um ein Stromausfall-Detektorsignal, das in der einen Stromausfall-Detektoreinheit erzeugt ist, an eine zweite Einrichtung abzugeben, zum Beispiel unter Verwendung eines Kabels, von Radiowellen, oder optischer Fasern. Aufgrund der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, auch dann, wenn eine Mehrzahl von „zweiten Einrichtungen” vorgesehen sind, unerwünschte Effekte aufgrund unterschiedlichen Zeitverhaltens bei der Detektion von Stromausfällen zu eliminieren und in einfacher Weise eine Handhabung eines Stromausfalls bei einer Wechselstromquelle im Zustand des Antriebs eines Motors zu erreichen und dabei die Handhabung eines Stromausfalls zu vereinfachen. Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine Handhabung eines Stromausfalls einer Wechselstromquelle im Zustand des Motorantriebs unter Verwendung eines (einzigen) Stromausfall-Detektorsignals. Dies ist insbesondere vorteilhaft mit Blick auf eine Erweiterung der Stromausfall-Handhabungseinrichtung auf umfassendere Systeme.
-
Auch ermöglicht die Erfindung eine Reduzierung der für die Handhabung eines Stromausfalls erforderlichen Schritte und auch eine Reduzierung der Komponenten des Systems. Dies reduziert die Kosten.
-
Bezugszeichenliste
-
Fig. 2
- 6
- Hauptsteuerung
- 11
- AC-DC-Konverter
- 11a
- Stromausfall-Detektoreinheit
- 11b
- Transmitter-Einheit
- 11c
- Konverter
- 12b
- Steuereinheit
- 12c
- Inverter
- 12'
- DC-AC-Konverter
- 13
- Einrichtung für die Steuerung der elektrischen Stromversorgung
- 13a
- Empfängereinheit
- 13b
- Steuereinheit für den Verbrauch regenerativer elektrischer Energie
- 13b'
- Steuereinheit für die elektrische Stromversorgung
- 13b''
- Steuereinheit für die elektrische Stromversorgung
- 14
- Einrichtung
- 15
- Motorsteuerung
-
Bezugszeichenliste
-
Fig. 9
- 6
- Hauptsteuerung
- 11
- Gleichstrom-Wechselstromkonverter
- 11a
- Stromausfall-Detektoreinheit
- 11b
- Transmittereinheit
- 11c
- Konverter
- 12
- DC-AC-Konverter
- 12a
- Empfängereinheit
- 12b
- Steuereinheit
- 12c
- Inverter
- 13'
- Einrichtung für die elektrische Stromversorgung
- 13b
- Steuereinheit für den Verbrauch der regenerativen elektrischen Energie
- 13b'
- Steuereinheit für die elektrische Stromversorgung
- 13b''
- Steuereinheit für die elektrische Stromversorgung
- 14'
- Einrichtung
- 25
- Motorsteuerung
-
Bezugszeichenliste
-
Fig. 10
- 6
- Hauptsteuerung
- 11
- AC-DC-Konverter
- 11a
- Stromausfall-Dekektoreinheit
- 11b
- Transmittereinheit
- 11c
- Konverter
- 12
- DC-AC-Konverter
- 12'
- DC-AC-Konverter
- 12a
- Empfängereinheit
- 12a'
- Emfängereinheit
- 12b
- Steuereinheit
- 12b'
- Steuereinheit
- 12c
- Inverter
- 12c'
- Inverter
- 13
- Einrichtung für elektrische Energie
- 13a
- Empfängereinheit
- 13b
- Steuereinheit für den Verbrauch regenerativer elektrischer Energie
- 13b'
- Steuereinheit für die elektrische Stromversorgung
- 13b''
- Steuereinheit für die elektrische Stromversorung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2011-101474 [0002]
- JP 2011-209936 [0002]
- JP 3472433 [0002]
- JP 3616759 [0002]
- JP 10-271866 [0003]
- JP 3369346 [0003]
- JP 4154679 [0003]
- JP 3541121 [0004]
