DE102018004771A1 - Motorantriebssystem mit Störungsdetektionseinheit einer Energiespeichereinrichtung - Google Patents

Motorantriebssystem mit Störungsdetektionseinheit einer Energiespeichereinrichtung Download PDF

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Abstract

Ein Motorantriebssystem (1) hat eine Stromversorgungseinheit (11), die eingerichtet ist zum Zuführen von Gleichstrom zu einem Gleichstromanschluss (4), einen Antriebsservoverstärker (12), der eingerichtet ist zum Wandeln von Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss (4) in Wechselstrom und zum Zuführen des Wechselstroms zu einem Antriebsservomotor (3) als Antriebsleistung, eine Energiespeichereinrichtung (13), die eingerichtet ist zum Speichern von Gleichstromenergie von dem Gleichstromanschluss (4) oder zum Zuführen von Gleichstrom zu dem Gleichstromanschluss (4), eine Störungsdetektionseinheit (14), die eingerichtet ist zum Detektieren einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13), und eine Steuereinheit (15), die eingerichtet ist, dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13) detektiert, den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12) so zu steuern, dass der Ausgang des Antriebsservomotors (3) auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Motorantriebssystem mit einer Störungsdetektionseinheit einer Energiespeichereinrichtung.
  • Zum Stand der Technik
  • In einem Motorantriebssystem zum Antrieb eines Servomotors für Maschinen, wie eine Werkzeugmaschine, einen Roboter etc. (nachfolgend als „Servomotor für einen Antrieb“ bezeichnet) wird Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle über einem Konverter in Gleichstrom gewandelt, welcher über einen Inverter an einen Gleichstromanschluss geleitet wird, der Gleichstromanschlusses in Wechselstrom gewandelt und der Wechselstrom eingesetzt, um einen Servomotor anzutreiben. Im Allgemeinen wird ein einziger Konverter für die Inverter eingesetzt, um die Kosten und den Bauraum des Motorantriebssystems gering zu halten. Mit anderen Worten: ein Konverter zum Wandeln des von der Wechselstromquelle kommenden Wechselstroms in Gleichstrom dient als gemeinsame Energieversorgungseinheit und Servoverstärker zum Antrieb (Inverter) erzeugen Wechselstrom zum Antreiben eines jeden Servomotors unter Einsatz des Gleichstromausgangs der Energieversorgungseinheit.
  • Wird in dem Motorantriebssystem der Antriebsservomotor für eine Beschleunigung oder Abbremsung gesteuert, erfordert dies eine große Ausgangsleistung oder Regeneration der Wechselstromleistung für die Wechselstromquelle und somit tritt eine Stromspitze auf. Insbesondere bei einem Motorantriebssystem mit einer einzigen Stromversorgungseinheit (Konverter), welche an die Antriebsservoverstärker (Inverter) angeschlossen ist, kann die verursachte Stromspitze sehr groß sein. Mit Ansteigen der Stromspitze steigen die Anforderungen an die Kapazität der Stromversorgungseinheit und/oder die Betriebskosten des Motorantriebssystems und somit ist es anzustreben, die Stromspitze zu reduzieren.
  • Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Reduzieren der Stromspitze wird der Gleichstromanschluss, welcher die Stromversorgungseinheit des Motorantriebssystems mit dem Servoantriebsverstärker verbindet, mit einer Speichereinheit zum Speichern von Gleichstrom versehen und die durch den Antriebsservomotor verwendete Energie und die regenerierte Energie werden in passender Weise über den Gleichstromanschluss ausgetauscht. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die vom Antriebsservomotor bei Abbremsung des Antriebsservomotors erzeugte regenerative Energie in der Speichereinrichtung abzuspeichern und die abgespeicherte elektrische Energie bei einer Beschleunigung des Antriebsservomotors wieder einzusetzen und somit ist es möglich, die Stromspitze abzubauen. Mit anderen Worten: durch Einsatz der Energiespeichereinheit, die eingerichtet ist zum Ausführen einer Eingabe/Ausgabe elektrischer Energie in/aus die bzw. der Gleichstromverbindung ist es möglich, einen Betriebszustand (Beschleunigung/Abbremsung) des Antriebsservomotors zu beherrschen mit einem Leistungsverbrauch, der größer ist als die maximale Ausgangsleistung der Stromversorgungseinheit.
  • Beispielsweise hat eine Pressmaschine einen sehr großen maximalen Leistungsverbrauch beim Pressvorgang und eine zu kleine Kapazität der Stromversorgungseinheit kann zu einem Problem werden. Bei dem Motorantriebssystem der Pressmaschine ist der Gleichstromanschluss mit der Energiespeichereinheit versehen und wenn die Pressmaschine die elektrische Leistung verbraucht, erfolgt eine Stromzufuhr aus der Energiespeichereinheit, so dass die Pressmaschine auch mit einer Stromversorgungseinheit geringer Kapazität betrieben werden kann.
  • Beispiele für Energiespeichereinrichtungen sind ein Schwungrad zum Speichern von Rotationsenergie, eine Einrichtung mit einem Kondensator großer Kapazität etc.
  • Beispielsweise beschreibt die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokai) 2013-009524 eine Motorantriebseinrichtung mit einem Wechselstrom/Gleichstrom-Konverter zum Wandeln des Wechselstroms einer Wechselstromquelle in Gleichstrom; einen Gleichstrom/Wechselstrom-Konverter zum Wandeln des Gleichstromes in Wechselstrom zum Antrieb des Motors oder zum Wandeln des vom Motor regenerierten Wechselstromes in Gleichstrom; eine Gleichstrom-Anschlusseinheit, welche verbunden ist mit der Gleichstromseite des Wechselstrom/Gleichstrom-Konverters und der Gleichstromseite des Gleichstrom/Wechselstrom-Konverters und welche die Gleichstromleistung austauscht; eine Energiespeichereinheit mit zumindest einer Kondensator- Speichereinheit und zumindest einer Schwungrad/Speichereinheit in Verbindung mit der Gleichstrom-Anschlusseinheit zum Speichern des Gleichstromes von der Gleichstrom-Anschlusseinheit oder zum Zuführen des Gleichstromes zur Gleichstrom-Anschlusseinheit; eine Motorsteuereinheit, welche auf Basis von Motor-Betriebsbefehlen den Gleichstrom/Wechselstrom-Konverter so steuert, dass dieser die erforderliche Wechselstromleistung abgibt; und eine Energiesteuerungseinheit, welche die Energiespeichereinheit so steuert, dass die Energiespeichereinheit die Gleichstromenergie von der Gleichstrom-Anschlusseinheit abspeichert oder die Gleichstromleistung der Gleichstromanschlusseinheit zuführt.
  • Beispielsweise wird in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokai) 2016-046833 ein Steuersystem eines Servomotors zum Antrieb der Achsen einer industriellen Maschine, wie einer Werkzeugmaschine, beschrieben, wobei das System aufweist: erste Servomotoren zum Antrieb der Achsen; Konverter zum Wandeln von Wechselspannung in Gleichspannung; erste Inverter zum Empfangen der Gleichspannung von den Konvertern, Wandeln der Gleichspannung in Wechselspannung zum Antrieb der ersten Servomotoren oder zum Wandeln der Wechselspannung, die von den ersten Servomotoren regeneriert wird, in Gleichstrom; einen zweiten Servomotor, der mit einem Trägheitsmoment rotiert; zweite Inverter zum Aufnehmen einer Gleichspannung von dem Konverter, Wandeln der Gleichspannung in Wechselspannung zum Antrieb des zweiten Servomotors oder zum Wandeln des von zweiten Servomotor regenerierten Wechselstromes in Gleichstrom; und eine Servomotorsteuereinrichtung, welche die ersten Servomotoren und die zweiten Servomotoren steuert, wobei die Anzahl zweiter Servomotoren kleiner ist als die Anzahl zweiter Inverter, zumindest einer der zweiten Servomotoren unabhängige Spulendrähte aufweist und zumindest ein Teil der zweiten Inverter mit den unabhängigen Spulendrähten in dem einzelnen zweiten Servomotor verbunden ist.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Tritt bei einem Motorantriebssystem, bei dem eine Energiespeichereirichtung für den Gleichstromanschluss vorgesehen ist, welcher die Stromversorgungseinheit mit dem Servoverstärker für den Antrieb verbindet, irgendeine Unregelmäßigkeit (Störung) auf bezüglich der Energiespeichereinrichtung, kann es zu Betriebsstörungen kommen, wenn bei herkömmlichem Antrieb des Antriebsservomotors der Leistungsverbrauch durch den Antriebsservoverstärker oder die regenerative Leistung des Antriebsservomotors maximale Ausgangswerte, insbesondere der Stromversorgung, überschreiten. Im Ergebnis besteht die Möglichkeit eines gestörten Betriebs oder eines Defektes des Antriebsservomotors und auch eines Defektes bezüglich der Stromversorgungseinheit und des Antriebsservorverstärkers. Wenn anderseits die Störung in der Stromversorgungseinrichtung auftritt und die Antriebsservomotoren gleichförmig gestoppt werden, ist es zwar möglich, einen gestörten Betrieb oder einen Defekt bezüglich der Antriebsservomotoren zu vermeiden, weil die Maschinen, wie eine Werkzeugmaschine oder ein Roboter, mit denen das Motorantriebssystem zusammen wirkt, gestoppt werden, jedoch können große ökonomische Verluste auftreten. Somit besteht bezüglich eines Motorantriebssystems mit einer derartigen Energiespeichereinrichtung Bedarf an einer Technik, welche einen effizienten Antrieb und Sicherheit bezüglich des Antriebsservomotors bei Auftreten einer Störung in der Energiespeichereinrichtung gewährleistet.
  • Gemäß einer Merkmalskombination der vorliegenden Beschreibung weist ein Motorantriebssystem auf: eine Stromversorgungseinheit zum Zuführen von Gleichstrom zu einem Gleichstromanschluss; einen Antriebsservoverstärker zum Wandeln des Gleichstromes in dem Gleichstromanschluss in Wechselstrom und zum Zufuhren des Wechselstroms in den Antriebsservomotor als Antriebsleistung; eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Gleichstrom aus dem Gleichstromanschluss und zum Zuführen von Gleichstrom zu dem Gleichstromanschluss; einer Störungsdetektionseinheit, eingerichtet zum Detektieren einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung; und eine Steuereinheit, eingerichtet zum Steuern des Betriebs des Antriebsservoverstärkers derart, dass die Ausgangsleistung des Antriebsservomotors auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als der Ausgangswert vor der Störungsdetektion mittels der Störungsdetektionseinheit wenn die Störungsdetektionseinheit die Störung der Energiespeichereinrichtung detektiert.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird weiter verdeutlicht durch die nachfolgenden Figuren:
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2A ist eine Erläuterung der Begrenzung der Ausgangsleistung des Antriebsservomotors zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung im Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel und zeigt beispielhaft den Verlauf der elektrische Leistung bei Normalbetrieb der Energiespeichereinrichtung;
    • 2B erläutert die Begrenzung der Ausgansleistung des Antriebservomotors zurzeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung in dem Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel und zeigt weiterhin beispielhaft dem Verlauf der elektrischen Leistung bei Vorliegen einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung und die Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors;
    • 3 ist ein Blockdiagramm für eine Ausführungsform, bei der die Energiespeichereinrichtung im Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Kondensator ist;
    • 4 erläutert mit einem Flussdiagramm den Betrieb der Steuereinheit in dem Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 5A erläutert den Betrieb des Antriebsservomotors bei Normalbetrieb der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und der Ausgang des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 5B erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei Normalbetrieb der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsmotors dargestellt ist;
    • 5C erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei Normalbetrieb der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und das Drehmoment des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 6A erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors, dessen Ausgang beschränkt ist gemäß einer ersten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch ein Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und der Ausgang der Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 6B erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei Begrenzung gemäß der ersten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 6C erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei Begrenzung gemäß der ersten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben und das Drehmoment des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 7A erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei Begrenzung von dessen Ausgang durch eine zweite Ausführungsform und eine dritte Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und der Ausgang des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 7B zeigt beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei Begrenzung gemäß der zweiten Ausführungsform und dritten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 7C erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors mit Beschränkung gemäß der zweiten Ausführungsform und den dritten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben ist und das Drehmoment des Antriebsservomotors dargestellt ist;
    • 8 ist eine Blockdiagramm zur Erläuterung eines ersten spezifischen Beispiels, bei den das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel mit der Energiespeichereinrichtung und den Stromversorgungseinheiten versehen ist und eine einzige numerische Steuerung die Antriebsservoverstärker steuert;
    • 9 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines zweiten spezifischen Ausführungsbeispiels, bei dem in einem Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel die Energiespeichereinrichtungen und die Stromversorgungseinrichtungen vorgesehen sind und eine einzige numerische Steuerung die Antriebsservoverstärker steuert; und
    • 10 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines dritten spezifischen Ausführungsbeispiels bei dem das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Energiespeichereinrichtungen und Stromversorgungseinrichtungen versehen ist und eine einzige numerische Steuerung die Antriebsservoverstärker steuert.
  • Beschreibung von Einzelheiten
  • Mit Blick auf die Figuren wird nachfolgend ein Motorantriebssystem mit einer Störungsdetektionseinheit bezüglich einer Energiespeichereinrichtung näher beschrieben. In den Figuren sind einander entsprechende Einzelheiten mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren gehören zu einander entsprechenden Merkmalen. Zur Erleichterung des Verständnisses sind die Maßstäbe passend variiert. Die Formulierung „Ausgang der Antriebsservomotors“ beinhaltet insbesondere den „Leistungsverbrauch des Antriebsservomotors“ und die „Regenerativenergie des Antriebsservomotors“. Der Begriff „Antriebsservomotor“ erfasst auch einen „Servomotor für den Antrieb“.
  • 1 ist ein Blockdiagramm des Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Beschreibung bezieht sich beispielhaft auf ein Motorantriebssystem 1 zum Steuern eines Servomotors 3 für den Antrieb. Beim nachfolgend beschrieben Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Phasen des Servomotors für den Antrieb nicht eingeschränkt, es kann sich beispielsweise um drei Phasen oder eine einzige Phase handeln. Auch ist der Typ des Servomotors 3 für den Antrieb nicht besonders eingeschränkt und es kommt z.B. ein Induktionsmotor oder auch ein Synchronmotor in Betracht. Als mit dem Servomotor 3 für den Antrieb ausgerüstete Maschinen kommen insbesondere in Betracht eine Werkzeugmaschine, ein Roboter, eine Formungsmaschine, eine Spritzgießmaschine, eine Industriemaschine, weitere Maschinen, wie ein Zug, ein Automobil, ein Luftfahrzeug, etc.
  • Gemäß 1 hat das Motorantriebssystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Stromversorgungseinheit 11, einen Servoverstärker 12 für den Antrieb, eine Energiespeichereinrichtung 13, eine Störungsdetektionseinheit 14, eine Steuereinheit 15, und eine Mitteilungseinheit 16.
  • Die Stromversorgungseinheit 11 liefert Gleichstrom an einem Gleichstromanschluss 4. In 1 ist die Stromversorgungseinheit 11 beispielhaft gebildet durch einen Konverter 110, der eingerichtet ist zum Wandeln von Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle 2 in Gleichstrom und zu Ausgeben des Gleichstromes an den Gleichstromanschluss 4. Im Fall, dass der Konverter 110 einen Wechselstrom mit drei Phasen aus der Wechselstromquelle 2 erhält, ist der Konverter 110 aus einer Brückenschaltung mit drei Phasen konfiguriert und im Fall, dass der Konverter 110 einen Wechselstrom mit einer Phase von der Wechselstromquelle 2 erhält, ist er aus einer Brückenschaltung mit einer Phase konfiguriert. Beispiele für den Konverter 110 sind eine Dioden-Gleichrichterschaltung, eine 120 Grad- Gleichrichterschaltung, eine Gleichrichterschaltung gemäß einer PWM Schaltungssteuerung (Pulsweitenmodulation) etc. Beispielsweise richtet der Konverter 110 als Dioden-Gleichrichterschaltung den von der Wechselstromquelle 2 kommenden Wechselstrom gleich und gibt den Gleichstrom an den Gleichstromanschluss 4. Handelt es sich bei dem Konverter 110 um eine Gleichrichterschaltung gemäß dem PWM-Schaltsteuerungsverfahren, ist die Schaltung aus einem Schaltelement und einer Brückenschaltung mit Diode in antiparalleler Schaltung mit dem Schaltelement gebildet und entsprechend Schaltbefehlen von einer numerischen Steuervorrichtung 1000 wird jedes Schaltelement ein- und ausgeschaltet und die Wandlung des elektrischen Stromes erfolgt bidirektional in Wechselstrom/Gleichstrom. Beispiele für das Schaltelement sind ein unipolarer Transistor, wie ein FET, ein bipolarer Transistor, ein IGBT, ein Thyristor, ein GTO, etc.; es ist der Typ des Schaltelementes als solches nicht besonders eingeschränkt und es kommen auch andere Schaltelemente hierfür in Betracht. Ist der Konverter 110 in der Stromversorgungseinheit 11 durch eine Schaltung gebildet, welche die elektrische Stromwandlung bidirektional „Wechselstrom/Gleichstrom“ ausführt, wie eine Gleichrichterschaltung gemäß dem PWM-Schaltungsverfahren, dann beinhaltet die Bezeichnung „maximale elektrische Stromversorgung der Stromversorgungseinheit 11“ sowohl einen „maximalen elektrischen Strom bei Wandlung von Wechselstrom in Gleichstrom“ als auch einen „maximalen elektrischen Strom bei Wandlung von Gleichstrom in Wechselstrom“; beides betrifft den Konverter 110 in der Stromversorgungseinheit 11 und die Ausführung der elektrischen Stromwandlung.
  • Ist die Stromversorgungseinheit 11 durch den Konverter 110 konfiguriert, dann ist der Gleichstromanschluss 4 mit einem diesbezüglichen Kondensator versehen (auch als Glättungskondensator bezeichnet), jedoch ist dies in den Figuren nicht dargestellt. Der Kondensator für den Gleichspannungsanschluss hat eine Funktion zum Speichern von Gleichstromenergie in dem Gleichstromanschluss und zum Unterdrücken von Schwankungen des Gleichstromausgangs des Konverters 110 in der Stromversorgungseinheit 11.
  • Die Stromversorgungseinheit 11 kann beispielsweise gebildet sein durch einer Primärbatterie, einer Sekundärbatterie oder eine Solarbatterie.
  • Der Antriebsservoverstärker 12 (nachfolgend auch: Servoverstärker für den Antrieb) ist über den Gleichstromanschluss 4 an die Stromversorgungseinheit 11 angeschlossen. Der Servoverstärker für den Antrieb 12 dient zum Antrieb des Servomotors 3 für den Antrieb unter Einsatz des Gleichstromes in dem Gleichstromanschluss. Im Allgemeinen sind ein oder mehrere Windungsdrähte vorgesehen für den Servomotor 3 und ein einziger Antriebsservoverstärker 12 pro Windungsdraht im Antriebsservomotor 3 wird für den Antrieb des Antriebsservomotors 3 gebraucht. In 1 wird beispielsweise ein Antriebsservomotor 3 von Typ mit einem einzigen Windungsdraht eingesetzt und somit ist der Antriebsservomotor 3 mit dem einzigen Antriebsservoverstärker 12 verbunden.
  • Der Antriebsservoverstärker 12 wandelt Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss 4 in Wechselstrom und liefert den Wechselstrom an den Antriebsservomotor 3 als Antriebskraft zum Betreiben des Antriebsservomotors 3. Dementsprechend enthält der Servoverstärker für den Antrieb 12 beispielsweise einen Inverter 120. Der Inverter 120 im Antriebsservoverstärker 12 steuert auf Basis von Schaltbefehlen von der numerische Steuervorrichtung 1000 hier das Schaltelement ein und aus, so dass eine elektrische Stromwandlung erfolgt zwischen dem Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss 4 und Wechselstrom, d.h. für die Antriebsenergie oder die regenerative Energie des Antriebsservomotors 3. Der Inverter 120 wird gebildet aus einem Schaltelement und einer Brückenschaltung mit Diode in antiparalleler Verbindung in Bezug auf das Schaltelement und beispielsweise basiert die Funktion auf einer PWM-Schaltungssteuerung, wobei hier das Schaltelement ein- bzw. ausgeschaltet wird. Handelt es sich bei dem Antriebsservomotor 3 um einen drei-phasigen Motor, wird der Inverter 120 gebildet aus einer drei-phasigen Brückenschaltung und handelt es sich bei dem Antriebsservomotor 3 um einen ein-phasigen Motor, wird der Inverter 120 aus einer ein-phasigen Brückenschaltung gebildet. Beispiele für das Schaltelement sind ein unipolarer Transistor, wie ein FET, ein bipolarer Transistor, ein IGBT, ein Thyristor, ein GTO, etc., jedoch ist die Art des Schaltelementes bei dem Ausführungsbeispiel nicht darauf beschränkt und es können auch andere Arten von Schaltelementen eingesetzt werden. Die Energiespeichereinrichtung 10 speichert Gleichstromenergie aus dem Gleichstromanschluss 4 und liefert Gleichstromenergie zu dem Gleichstromanschluss 4. Beim in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Energiespeichereinrichtung 13 ein Schwungrad 31, welches Rotationsenergie speichert, einen Pufferservomotor 32, einer Drehwelle, an welche das Schwungrad 31 gekoppelt ist, und einen Pufferservoverstärker 33 zur Wandlung zwischen Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss 4 und Wechselstrom, d.h. für die Antriebsenergie oder die regenerative Energie des Pufferservomotors 32. Der Pufferservoverstärker 33 enthält beispielsweise einen Inverter 330. Der Inverter 330 im Pufferservoverstärker 33 steuert auf Basis von Schaltbefehlen von der numerischen Steuereinrichtung 1000 jedes Schaltelement ein bzw. aus, so dass die elektrische Stromwandlung zwischen Gleichstrom des Gleichstromanschlusses 4 und Wechselstrom erfolgt, d.h. für die Antriebsenergie oder die regenerative Energie des Puffersservomotors 32. Der Inverter 330 wird gebildet aus dem Schaltelement und der Brückenschaltung mit Diode in antiparalleler Verbindung in Bezug auf das Schaltelement und beispielsweise auf Basis einer PWM-Schaltungsteuerung, wobei jedes Schalaltelement entsprechend ein- bzw. ausgeschaltet wird. Handelt es sich bei den Pufferservomotors 32 um einen drei-phasigen Motor, wird der Inverter 330 gebildet aus einer drei-phasigen Brückenschaltung und handelt es sich bei dem Pufferservomotor 32 um einen ein-phasigen Motor, wird der Inverter 330 aus einer ein-phasigen Brückenschaltung gebildet. Beispiel für das Schaltelement sind ein unipolarer Transistor, wie ein FET, ein bipolarer Transistor, ein IGBT, ein Thyristor, ein GTO, etc., jedoch ist der Typ der Schaltelement nicht auf dieser Beispiele beschränkt und es können andere Schaltelemente eingesetzt werden.
  • Die numerische Steuerungsvorrichtung 1000 steuert die Gleichstrommenge, welche abzuspeichern ist oder welche durch die Energiespeichereinrichtung 13 abgegeben wird. Mit anderen Worten: die numerische Steuereinrichtung 1000 gibt an den Pufferservoverstärker 33 einen Befehl zum Steuern der Gleichstrommenge, welche abzuspeichern ist oder welche durch die Energiespeichereinrichtung 13 abzugeben ist (Schaltbefehl für den Inverter 330 im Pufferservoverstärker 330). Gibt das von der numerischen Steuereinrichtung 1000 empfangenen Befehlssignal die Speicherung von Gleichstrom durch die Energiespeichereinrichtung 13 an, führt der Pufferservoverstärker 33 eine inverse Konversionsoperation aus zum Wandeln von Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss 4 in Wechselstrom, so dass die elektrische Energie von dem Gleichstromanschluss 4 zum Pufferservomotor 32 geführt wird und mittels der elektrischen Energie der Pufferservomotor 32, mit dem das Schwungrad 31 verbunden ist, zur Rotation gebracht wird. Im Ergebnis wird die aus dem Gleichstromanschluss 4 kommende elektrische Energie in Rotationsenergie des Schwungrades 31 gewandelt und abgespeichert. Bedeutet der von der numerische Steuereinrichtung 1000 empfangenen Befehl die Lieferung von Gleichstrom durch die Energiespeichereinrichtung 13, bremst der Pufferservoverstärker 33 den Pufferservomotor 33 mit dem angeschlossenen Schwungrad 31 ab und es wird regenerative Energie in Form von Wechselstrom erzeugt und es erfolgt die Vorwärtskonversion der Wandlung von Wechselstrom in Gleichstrom.
  • In dem Schwungrad 31 gespeicherte Rotationsenergie wird in elektrische Energie gewandelt und an den Gleichspannungsanschluss 4 übertragen. Durch diese Funktionen der Energiespeichereinrichtung 13 wird bei Beschleunigung des Antriebsservomotors 3 zusätzlich zur Energie von der Stromversorgungseinheit 11 auch die in der Energiespeichereinrichtung 13 gespeicherte Energie dem Antriebsservomotor 3 zugeführt und als Leistung zum Beschleunigen desselben eingesetzt während dann, wenn den Antriebsservomotor 3 abbremst, die vom Antriebsservomotor 3 regenerierte Energie in die Energiespeichereinrichtung 13 überführt und gespeichert wird. Durch den Einsatz der in der elektrischen Speichereinrichtung 13 gespeicherten elektrischen Energie zum Antrieb des Antriebsservomotors 3 zusammen mit der von der Stromversorgungseinheit 11 stammenden elektrischen Energie ist es möglich, den Antriebsservomotor 3 mit einem Ausgang zu betreiben, welcher die maximal durch die Stromversorgungseinheit 11 zulieferbare Energie überschreitet.
  • Die Energiespeichereinrichtung 13 kann beispielsweise gebildet sein durch einen Kondensator mit großer Kapazität. Der Fall, dass die Energiespeichereinrichtung 13 durch einen Kondensator gebildet wird, wird nachfolgend mit Bezug auf 3 näher beschrieben.
  • Die Störungsdetektionseinheit 14 detektiert eine Störung der Energiespeichereinrichtung 13. Bei den in Bezug auf die Energiespeichereinrichtung 13 auftretenden Störungen kann es sich beispielsweise um einen Defekt am Schwungrad 31, einen Defekt oder eine Überhitzung des Pufferservomotors 32 und des Puffersservoverstärkers 33, einen Defekt in einer Leitung oder einen Kurzschluss der elektrischen Versorgungsleitung oder einer Signalleitung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13, oder einen Defekt bezüglich der Zuleitung der elektrischen Stromversorgung zwischen dem Gleichspannungsanschluss 4 und der Energiespeichereinrichtung 13 etc. handeln. Ein eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 anzeigendes Signal wird regelmäßig an die numerische Steuereinrichtung 1000 übertragen und die in der numerischen Steuereinrichtung 1000 vorgesehen Störungsdetektionseinheit 14 kann das empfangenen Signal einsetzen, um eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 zu detektieren.
  • Die Steuereinheit 15 steuert den Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 derart, dass bei Detektion einer Störung an der Energiespeichereinrichtung 13 durch die Störungsdetektionseinheit 14, der Ausgang (die Ausgangsleistung) des Antriebsservomotors 3 auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14. Diese Steuerung durch die Steuereinheit 15 bei Detektion der Störung durch die Störungsdetektionseinheit 14 wird so ausgeführt, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale elektrische Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet.
  • 2A erläutert die Begrenzung des Ausgangs (der Ausgangsleistung) des Antriebsservomotors bei Auftreten einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung in der Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel und zeigt beispielhaft den Verlauf den elektrischen Leistung wenn die Energiespeichereinrichtung normal funktioniert. 2B erläutert die Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors bei Auftreten einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung im Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel und zeigt beispielhaft den Verlauf der elektrische Leistung wenn sich die Störung auf die Energiespeichereinrichtung auswirkt und der Ausgang des Antriebsservomotors beschränkt ist. In den 2A und 2B zeigt eine durchgezogene Linie die elektrische Leistung, welche erforderlich ist, um den Antriebsservomotor 3 zu betreiben und eine strich-punktierte Linie zeigt die maximale elektrische Leistungsversorgung durch die Stromversorgungseinheit 11. Wenn gemäß 2A die Energiespeichereinrichtung 13 normal funktioniert, dann wird bezüglich der für den Antriebsservomotor 3 erforderlichen elektrischen Leistung der Betrag welcher die maximale elektrische Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet (in der die gestrichelte Fläche) durch die elektrische Leistung ergänzt, welche durch die Energiespeichereinrichtung 13 an den Gleichstromanschluss 4 geliefert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 15 bei Detektion der Störung durch die Störungsdetektionseinheit 14 den Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3 gemäß der gestrichelten Linie nach 2B auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14, also auf einen Wert derart, dass der Ausgang des Antriebsservomotor 3 nicht die maximale elektrische Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet. Weitere Einzelheiten bezüglich des Verfahrens zum Begrenzen des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 durch die Steuereinheit 15 werden unten näher beschrieben.
  • In Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Steuereinheit 15 den Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 so steuern, dass bei Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit der absolute Wert des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 einen Grenzwert nicht überschreitet, der auf einen Wert kleiner als der absolut Wert der maximalen elektrischen Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 eingestellt ist. Unter Berücksichtigung des Schutzes der Stromversorgungseinheit 11 kann der Grenzwert auf einen Wert eingestellt werden, der kleiner ist als der absolute Wert der maximalen elektrischen Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 mit einem gewissen Sicherheitsabstand.
  • In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die Steuereinheit 15 den Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 so steuern, dass bei Detektion einer Störung der Energiespeichereinrichtung 13 durch die Störungsdetektionseinheit 14 unter Begrenzung des Ausgangs (der Ausgangsleistung) des Antriebsservomotors 3 auf einer Wert kleiner als der Ausgang vor der Störungsdetektion schließlich der Antriebsservomotor 3 gestoppt wird. Auf diese Weise wird durch das Stoppen des Antriebsservomotors 3 bei Auftreten einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 es möglich, einen regelwidrigen Betrieb oder einen Defekt des Antriebsservomotors bzw. einen Defekt an der Stromversorgungseinheit 11 und dem Antriebsservoverstärker 12 zu verhindern und die Sicherheit wird weiter erhöht. Ist aber die Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 minderer Natur und kein Problem zu erwarten auch bei weiterem Antrieb mit verringerter Ausgangsleistung des Antriebsservomotors 3, besteht kein Bedarf hinsichtlich eines Stoppens des Antriebsservomotors 3. Beispielsweise wird der Antrieb fortgesetzt unter Absenkung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 während einer Zeitspanne, es wird die Störung hinsichtlich der Energiespeichereinheit 13 beseitigt und ein Normalbetrieb des Antriebsservomotors 3 nach Rückkehr der Energiespeichereinrichtung 13 in den Normalzustand fortgesetzt, ohne dass die Maschinen, wie die Werkzeugmaschine oder ein Roboter, mit dem Motorantriebssystem stoppen, wodurch der wirtschaftliche Verlust minimiert werden kann.
  • Die Mitteilungseinheit 16 unterrichtet bezüglich der Merkmale der durch die Störungsdetektionseinheit 15 detektierten Störung. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mitteilungseinheit 16 in der numerischen Steuervorrichtung 1000 vorgesehen und beispielhaft implementiert durch eine an der numerischen Steuervorrichtung 1000 angebrachte Anzeigeeinrichtung. Auch kann die Mitteilungseinheit 16 beispielsweise implementiert sein durch Anzeigeeinrichtungen eines PC, eines mobilen Gerätes, oder durch ein Bildschirm-Tastfeld. Auf der Anzeigeeinrichtung der Mitteilungseinheit 16 werden die Merkmale der durch die Störungsdetektionseinheit 14 detektierten Störung in Form von Zeichnen oder Bildern dargestellt. Auch kann die Mitteilungseinheit 16 beispielsweise durch eine akustische Einrichtung implementiert sein, welche akustische Signale, insbesondere Sprachsignale, Tonsignale, etc. aussendet, um die Merkmale der Störung anzuzeigen. Auch kann die Mitteilungseinheit 16 implementiert sein durch beispielsweise einen Drucker, welcher die Merkmale der Störung auf Papier oder dergleichen ausdruckt und die Merkmale so anzeigt. Andererseits kann die Mitteilungseinheit 16 auch gebildet sein durch eine Kombination der vorstehenden Möglichkeiten. Schließlich können die Daten bezüglich der Merkmale der mit der Störungsdetektionseinheit 14 detektierten Störung in einer Speichereinrichtung abgespeichert werden und für spätere Zwecke verwendet werden.
  • 3 ist ein Blockdiagramm für eine Ausführungsform, bei welcher die Energiespeichereinrichtung in dem Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Kondensator ist. Wird die Energiespeichereinrichtung 13 aus einem Kondensator 21 mit einer großen Kapazität gebildet, dann ist der Kondensator 21 beispielsweise über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (nicht dargestellt) mit dem Gleichstromanschluss 4 verbunden. Die Menge abzuspeichernder Gleichstromenergie oder die Menge an durch den Kondensator 21 in der Energiespeichereinrichtung 13 abzugebender Energie wird durch die numerische Steuervorrichtung 1000 gesteuert. Mit anderen Worten: die numerische Steuereinrichtung 1000 gibt an den Gleichstrom/ Gleichstrom-Wandler einen Befehl zum Steuern der Menge an Gleichstrom-Energie, welche abzuspeichern (zu laden) ist bzw. der Menge, welche abzugeben (zu entladen) ist, jeweils durch den Kondensator 21. Bedeutet der von der numerischen Steuereinrichtung 1000 empfangene Befehl die Lieferung (Entladung) von Gleichstrom-Energie durch den Kondensator 21, dann führt der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler den Betrieb so aus, dass die Gleichspannung auf den Anschlussseite des Kondensators 21 größer ist als die Gleichspannung auf der Seite, auf welcher der Gleichstromanschluss 4 verbunden ist, und dementsprechend wird bewirkt, dass die im Kondensator 21 abgespeicherte Energie in Richtung auf den Gleichstromanschluss 4 fließt. Bedeutet der von numerischer Steuereinrichtung 1000 empfangene Befehl, dass eine Abspeicherung (Aufladung) der Gleichstromenergie durch den Kondensator 21 erfolgen soll, führt der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler den Betrieb so aus, dass die Gleichspannung auf der Seite, auf welcher der Kondensator 21 angeschlossen ist, kleiner ist als die Gleichspannung auf der Seite, auf welcher der Gleichstromanschluss 4 angeschlossen ist, und dementsprechend wird bewirkt, dass die Energie von dem Gleichstromanschluss 4 auf die Seite des Kondensators 21 fließt und im Kondensator 21 abgespeichert wird. In 3 entsprechen die Komponenten außer der Energiespeichereinrichtung 13 aus dem Kondensator 21 den Komponenten gemäß 1 und somit sind diese Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf eine wiederholte Beschreibung kann verzichtet werden.
  • Die oben beschriebene Störungsdetektionseinheit 14 und die Steuereinheit 15 können beispielsweise implementiert sein durch ein Software-Programm oder durch eine Kombination verschiedener elektronischer Schaltungen mit einem Software-Programm. Bei dem in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Störungsdetektionseinheit 14 und die Steuereinheit 15 durch ein Software- Programm implementiert und eine arithmetische Prozessoreinheit in der numerischen Steuereinrichtung 1000 arbeitetet das Software-Programm ab, um die jeweiligen Funktionen zu verwirklichen. Die Steuereinheit 15 in der numerische Steuereinrichtung 1000 dient nicht zur Implementierung des Steuersystems selbst, welches durch die numerische Steuereinrichtung 1000 ausgeführt wird, sondern zur Ausführung des Prozesses der Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 bei Auftreten einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13.
  • Ein Rechner, welcher auf Basis des Software-Programmes, die Funktionen der Störungsdetektionseinheit 14 und der Steuereinheit 15 ausführt, kann getrennt von der numerischen Steuereinrichtung 1000 vorgesehen sein. Andererseits können die Störungsdetektionseinheit 14 und die Steuereinheit 15 als integrierter Halbleiterschaltkreis ausgeführt sein, in den das Software-Programm eingeschrieben ist, welches die Funktionen der Einheiten ausführt, und in diesem Fall kann die gegebene numerische Steuereinrichtung daran angeschlossen sein zur Implementierung der einzelnen Funktionen.
  • 4 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs in der Steuereinheit im Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • Der Antriebsservoverstärker 12 treibt auf Basis des Befehls von der numerischen Steuereinrichtung 1000 unter Einsatz des Gleichstromes von der Stromversorgungseinheit 11 den Antriebsservomotor 3 an (Schritt S101). In dieser Zeitspanne überwacht die Störungsdetektionseinheit 14 ununterbrochen den Betrieb der Energiespeichereinrichtung 13. Arbeitet die Energiespeichereinrichtung 13 normal, dann wird von der elektrischen Energie, welche erforderlich ist zum Antrieb des Antriebsservomotors 3 derjenige Betrag, welcher den maximalen Lieferbetrag elektrischer Energie von der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet, durch die elektrische Energie bereit gestellt, welche von der Energiespeichereinrichtung 13 an den Gleichstromanschluss 4 geliefert wird.
  • In Schritt S102 ermittelt die Störungsdetektionseinheit 14, ob in Bezug auf die Energiespeichereinrichtung 13 eine Störung auftritt. Detektiert die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 geht das Verfahren zu Schritt S103 (andernfalls, d.h. wenn die Energiespeichereinrichtung 13 normal arbeitet) geht das Verfahren zurück zu Schritt S101.
  • In Schritt S103 steuert die Steuereinheit 15 den Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3 auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14.
  • Später sollen mehrere Verfahren zu Begrenzung des Ausgangs des Servomotors 3 durch die Steuereinheit 15 näher beschrieben werden. Zuvor soll aber ein Beispiel für den Betrieb des Antriebsservomotors 3 durch das Motorantriebssystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel bei Normalbetrieb der Energiespeichereinrichtung 13 mit Blick auf die 5A bis 5C erläutert werden.
  • 5A erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei normaler Funktion der Energiespeichereinrichtung, wobei der Servomotor mit dem Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben wird und der Ausgang (die Ausgangleistung) des Antriebsservomotors dargestellt ist. 5B erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors bei normaler Funktion der Energiespeichereinrichtung, wobei der Servomotor durch das Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben wird und die Rotationsgeschwindigkeit des Servomotors dargestellt ist. 5C erläutert beispielhaft den Betreib des Antriebsservomotors, wobei die Energiespeichereinrichtung normal funktioniert und der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben wird und das Drehmoment des Antriebsservomotors dargestellt ist. In den 5A bis 5C , 6A bis 6C und den 7A bis 7C wird der Antriebsservomotor 3 beispielhaft angetrieben mit Beschleunigung von der Zeit 0 bist zur Zeit t1, mit konstanter Geschwindigkeit von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 , unter Abbremsung von der Zeit t2 bis zur Zeit t3 , mit konstanter Geschwindigkeit von der Zeit t3 bis zur Zeit t4 , und unter Abbremsung nach der Zeit t4 . Die maximale elektrische Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 ist durch die strichpunktierte Linie dargestellt.
  • Arbeitet die Energiespeichereinrichtung 13 normal und beschleunigt der Antriebsservoverstärker 12 den Antriebsservomotor 3 in der Zeit von 0 bis zur Zeit t1 , dann steigt die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors 3 mit einem positiven Drehmoment (5C, 5B). Da der Ausgang des Antriebsservomotors 3 (d.h. die elektrische Leistung für den Antrieb des Antriebsservomotor 3) gegeben ist durch die Gleichung „Drehmoment x Rotationsgeschwindigkeit“, wächst der Ausgang gemäß 5A an. Überschreitet der Ausgang (die Ausgangsleistung) des Antriebsservomotors 3 die maximale elektrische Versorgungsleistung der Stromversorgungsseinheit 11 (durch die strichpunktierte Linie angegeben), dann wird in Bezug auf die für den Antrieb des Antriebsservomotors 3 erforderliche elektrische Leistung der den maximalen Betrag der elektrischen Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitende Betrag geliefert durch von der Energiespeichereinrichtung 13 an den Gleichstromanschluss 4 zugeführte elektrische Leistung. Allgemein ist die für den Antrieb des Antriebsservomotors 3 erforderliche elektrische Leistung bei konstanter Geschwindigkeit eingestellt in einem Bereich, der die maximale Versorgungsleistung durch die Stromversorgungseinheit 11 nicht überschreitet. So ist von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 , wo der Antriebsservoverstärker 12 den Antriebsservomotor 3 mit konstanter Geschwindigkeit antreibt, der Ausgang des Antriebsservomotors 3 konstant in einem Bereich, welcher die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 nicht überscheitet. In der Zeit t2 bis t3 , wo der Antriebsservoverstärker 12 den Antriebsservomotor 3 abbremst, fällt die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors 3 bei negativem Drehmoment (5C, 5B) ab, der Ausgang des Servomotors 3 ist negativ gemäß 5A und die elektrische Leistung wird regeneriert. In der Zeit von t3 bis t4 , wo der Antriebsservoverstärker 12 den Antriebsservomotor 3 wieder mit konstanter Geschwindigkeit antreibt, ist der Ausgang des Antriebsservomotors 3 in einem Bereich konstant, welcher die maximale elektrische Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 nicht überschreitet. Bei und nach der Zeit t4 , wo der Antriebsservoverstärker 12 den Antriebsservomotor 3 abbremst mit einem größeren negativen Drehmoment (5C) als das negative Drehmoment in der Zeitspanne von t2 bis t3 , fällt die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors 3 gemäß 5B ab, der Ausgang des Servomotors 3 ist negativ gemäß 5A und die elektrische Leistung wird regeneriert. Überschreitet die vom Antriebsservomotor 3 regenerierte elektrische Leistung einen maximalen regenerativen Leistungsbetrag am Wandler in der Stromversorgungseinheit 11, wird die überflüssige elektrische Energie in Form von Gleichstromenergie in der Energiespeichereinrichtung 13 abgespeichert.
  • Bei einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Begrenzen des Ausganges des Antriebsservomotors 3 durch die Steuereinheit 15 wird die Vorgabe in Bezug auf den Geschwindigkeitsbefehl auf einen Wert geändert kleiner als der vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14 eingestellte Wert, um so den Ausgang des Antriebsservomotors 3 zu begrenzen. 6A erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors, dessen Ausgang durch diese erste Ausführungsform zur Zeit des Auftretens der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung begrenzt wird, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß diesem Beispiel angetrieben wird und wobei in der Figur der Ausgang (die Ausgansleistung) des Antriebsservomotors dargestellt ist. 6B erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors, wobei der Ausgang durch die erste Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung begrenzt ist, der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben und die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors dargestellt sind. 6C zeigt beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors mit begrenztem Ausgang gemäß der ersten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung, wobei der Servomotor durch das Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben und das Drehmoment des Antriebsservomotors dargestellt ist.
  • Wenn bei der ersten Ausführungsform die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 in einem Bereich detektiert, in dem der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet, ändert die Steuereinrichtung 15 die Vorgabe bezüglich des Geschwindigkeitsbefehls auf einem Wert kleiner als der vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14 eingestellte Wert und steuert dem Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 entsprechend. Im Allgemeinen kann in der numerischen Steuereinrichtung 1000 durch Multiplikation des Geschwindigkeitsbefehls für den Antriebsservomotor 3 mit einem Verstärkungsfaktor, hier „Vorgabe“, die Rotationsgeschwindigkeit korrigiert werden. Mir Bezug auf den Geschwindigkeitsbefehl kann die Vorgabe beispielsweise von 0 bis 200% eingestellt werden und in der numerischen Steuereinrichtung 1000 ist eine entsprechende Einstelleinrichtung für diese Vorgabe vorgesehen. Wenn bei der ersten Ausführungsform die Störungsdetektionseinheit 14 die Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 detektiert, dann ändert unabhängig von der Einstellung an der Einstelleinrichtung die Steuereinheit 15 automatisch die Vorgabe auf einen Wert kleiner als der vor der Störungsdetektion wirksame Wert. Wird die Vorgabe gemäß 6B abgesenkt, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors 3 abgesenkt. Da bei Absenkung der Vorgabe die Zielrotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors 3 sinkt, fällt auch die Beschleunigung bzw. Abbremsung bis zum Erreichen der Zielrotationsgeschwindigkeit ebenfalls ab, wie 6C zeigt, und das Drehmoment bei der Beschleunigung bzw. Abbremsung fällt ebenfalls ab. Im Ergebnis sinkt gemäß 6A der Ausgang des Antriebsservomotors 3 (d.h. die elektrische Leistung, die erforderlich ist zum Antrieb des Antriebsservomotors 3) ab. Bei der ersten Ausführungsform wird die Vorgabe zur Zeit des Auftretens der Störung der Energiespeichereinrichtung 13 auf einen Wert gesetzt, bei dem der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet (6A). Als ein besonderes Verfahren zum Einstellen der Vorgabe zur Zeit des Auftretens einer Störung der Energiespeichereinrichtung 13 kommt beispielsweise ein Verfahren in Betracht, bei dem das Auftreten der Störung der Energiespeichereinrichtung 13 derart simuliert wird, dass die Energiespeichereinrichtung 13 ausgeschaltet und der Antriebsservomotor 3 beschleunigt wird zur Messung oder Berechnung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 zu dieser Zeit und damit die Vorgabe gefunden wird, bei welcher der gemessene bzw. berechnete Ausgang nicht die maximale Versorgungsleistung durch die Stromversorgungseinheit 11 überschreitet.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Begrenzen des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 durch die Steuereinheit 15 wird in einem Bereich, in dem der Ausgang des Antriebsservomotors 3 die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 nicht überschreitet, der Drehmomentbefehl auf einem Wert begrenzt, der kleiner ist als der Drehmomentbefehl vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14, um so den Ausgang des Servomotors 3 zu begrenzen.
  • Weiterhin wird bei einer dritten Ausführungsform eines Verfahrens zum Begrenzen des Ausgangs des Antriebsservomotors 3 durch die Steuereinheit 15 in einem Bereich, in dem der Ausgang des Antriebservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit überschreitet, der Antriebsservomotor mit einer Beschleunigung bzw. Abbremsung betrieben gemäß Werten, die kleiner sind als die Beschleunigung bzw. Abbremsung vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14, wodurch der Ausgang des Antriebsservomotors 3 begrenzt wird. Die zweite und die dritte Ausführungsform sind in den 7A bis 7C erläutert.
  • 7A zeigt beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors mit Ausgangsbegrenzung gemäß der zweiten und der dritten Ausführungsform zu Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben und der Ausgang (die Ausgangsleistung) des Antriebsservomotors dargestellt ist. 7B erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors mit begrenztem Ausgang gemäß der zweiten und der dritten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens einer Störung der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel angetrieben und die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsservomotors dargestellt ist. 7C erläutert beispielhaft den Betrieb des Antriebsservomotors mit begrenztem Ausgang gemäß der zweiten und der dritten Ausführungsform zur Zeit des Auftretens der Störung der Energiespeichereinrichtung, wobei der Antriebsservomotor durch das Motorantriebssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel angetrieben und das Drehmoment des Antriebsservomotors dargestellt sind.
  • Wenn bei der zweiten Ausführungsform die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 in einem Bereich detektiert, in dem der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet, steuert auf Basis eines Drehmomentbefehls, der auf einen Wert kleiner als der Drehmomentbefehl vor der Störungsdetektion begrenzt ist, die Steuereinheit 15 den Betrieb des Antriebsservoverstärkers 12 entsprechend. Wird der Drehmomentbefehl abgesenkt, siehe 7, ist der absolute Wert des Drehmoments des Antriebsservomotors 3 relativ klein. Da der Ausgang des Antriebsservomotors 3 (d.h. die für den Antriebsservomotor erforderliche elektrische Leistung) gegeben ist durch „Drehmoment x Rotationsgeschwindigkeit“, siehe 7A, wird der Ausgang abgesenkt. Bei der zweiten Ausführungsform wird der zur Zeit des Auftretens der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 eingesetzte Drehmomentbefehl auf einen Wert eingestellt, bei dem der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet (7A). Als Weg zum Einstellen des Drehmomentbefehls, der zur Zeit des Auftretens der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 eigesetzt wird, kommt ein Verfahren in Betracht, bei dem beispielsweise die Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 simuliert wird mit einer Entfernung der Energiespeichereinrichtung 13 und der Antriebsservomotor 3 mit verschiedenen Drehmomentbefehlen betrieben wird und der Ausgang des Antriebsservomotors 3 dabei gemessen oder berechnet wird und so der Drehmomentbefehl gefunden wird, bei dem der gemessene bzw. berechnete Ausgang nicht die maximale Versorgungsleistung durch die Stromversorgungseinheit 11 überschreitet.
  • Wenn bei der dritten Ausführungsform die Störungsdetektionseinheit 14 die Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 in einem Bereich detektiert, in dem der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet, steuert die Steuereinheit 15 den Betreib des Antriebsservoverstärkers 12 so, dass der Antriebsservomotor 3 beschleunigt bzw. abbremst mit Werten, die begrenzt sind auf Werte kleiner als die Beschleunigung bzw. Abbremsung vor der Störungsdetektion mittels der Störungsdetektionseinheit 14. Werden die Beschleunigung bzw. Abbremsung des Antriebsservomotors 3 abgesenkt (7B), wird auch der Ausgang des Antriebsservomotors 3 (d.h. die für den Antrieb des Antriebsservomotors 3 erforderliche elektrische Leistung) gemäß 7A abgesenkt. Bei der dritten Ausführungsform werden die Beschleunigung bzw. Abbremsung des Antriebsservomotors 3 zur Zeit des Auftretens der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 auf Werte eingestellt, bei denen der Ausgang des Antriebsservomotors 3 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet (7A). Als besonderes Verfahren zum Einstellen der Beschleunigung bzw. Abbremsung des Antriebsservomotors 3 zur Zeit des Auftretens der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 kommt ein Verfahren in Betracht, bei dem beispielsweise das Auftreten der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 simuliert wird durch eine Entfernung der Energiespeichereinrichtung 13 und der Antriebsservomotor 3 mit verschiedenen Beschleunigungen bzw. Abbremsungen betrieben wird, der Ausgang des Antriebsservomotors 3 dabei gemessen oder berechnet wird und so die Beschleunigung bzw. Abbremsung gefunden wird, bei welcher der gemessene bzw. der berechnete Ausgang nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11 überschreitet.
  • Bei dem Motorantriebssystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 3 ist beispielsweise die Anzahl der Antriebsservoverstärker 12 zwei, jedoch kann die Anzahl auch drei oder mehr sein. Beträgt die Anzahl der Antriebsservoverstärker 12 eins, steuert die Steuereinheit 15 zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 den Betrieb des einzigen Antriebsservoverstärker 12 so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3, welcher mit dem einzigen Antriebsservoversträrker 12 verbunden ist, auf einen Wert begrenzt ist kleiner als der Ausgang vor der Störungsdetektion mittels der Störungsdetektionseinheit 14. Entsprechen die Antriebsservoverstärker 12 den Antriebsservomotoren 3, steuert die Steuereinheit 15 zur Zeit des Auftretens einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 den Betrieb von zumindest einem Antriebsservoverstärker aus den (mehreren) Antriebsservoverstärkern so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3 entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker auf einen Wert begrenzt ist kleiner als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14. Bei den in 1 und 3 erläuterten Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 15 bei Auftreten der Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13 den einzelnen Antriebsservoverstärker 12 oder zwei Antriebsservoverstärker 12 kombiniert steuern oder anderseits die Antriebsservoverstärker 12 einen nach dem anderen steuern.
  • Bei einer Werkzeugmaschine bzw. einem Roboter sind die Energiespeichereinrichtungen und die Stromversorgungseinrichtungen vorgesehen und es kann eine einzige numerische Steuereinrichtung die Antriebsservoverstärker steuern. Bei einem Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel können auch (mehrere) Stromversorgungseinheiten und Energiespeichereinrichtungen vorgesehen sein. Dies soll mit Blick auf besondere Beispiele erläutert werden.
  • 8 ist ein Blockdiagramm zu Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispieles, bei dem in dem Motorantriebssystem Energiespeichereinrichtungen und Stromversorgungseinheiten vorgesehen sind und eine einzige numerische Steuereinrichtung die Antriebsservoverstärker steuert. 9 ist eine Blockdiagramm zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispieles, bei dem in dem Motorantriebssystem Energiespeichereinrichtungen und Stromversorgungeinheiten vorgesehen sind und eine einzige numerische Steuereinrichtung die Antriebsservoverstärker steuert. Schließlich zeigt 10 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispieles, bei dem in dem Motorantriebssystem Energiespeichereinrichtungen und Stromversorgungseinheiten vorgesehen sind und eine einzige numerische Steuereinrichtung die Antriebsservoverstärker steuert.
  • Gemäß den 8 bis 10 sind für eine einzige numerische Steuereinrichtung 1000 Energiespeichereinrichtungen 13A und 13B und Stromversorgungseinheiten 11A und 11B vorgesehen. Die Antriebsservoverstärker 12A-1 und 12A-2 und die Energiespeichereinrichtung 13A sind an den Gleichstromanschluss 4A angeschlossen, welcher Gleichstrom von der Stromversorgungseinheit 11A erhält. Die Energiespeichereinrichtung 13A enthält ein Schwungrad 31A, einen Pufferservomotor 32A und einen Pufferservoverstärker 33A. Die Antriebsservoverstärker 12B-1 und 12B-2 und die Energiespeichereinrichtung 4B sind an den Gleichstromanschluss 4B angeschlossen, welcher Gleichstrom von der Stromversorgungseinheit 11B erhält. Die Energiespeichereinrichtung 13B enthält ein Schwungrad 31B, einen Pufferservomotor 32B und einen Pufferservoverstärker 33B. Bei den ersten bis den dritten besonderen Ausführungsbeispielen nach den 8 bis 10 beträgt die Anzahl der Energiespeichereinrichtungen und der Stromversorgungseinheiten zwei, jedoch kann die Anzahl auch drei oder mehr sein. In den 8 bis 10 sind der Konverter in der Stromversorgungseinheit und der Inverter in jedem der Servoverstärker nicht dargestellt.
  • Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 8 erfolgt der Betrieb des Motorantriebssystems 1 so, dass alle Antriebsservomotoren 3A-1, 3A-2, 3B-1 und 3B-2 im Betrieb jeweils unabhängig sind.
  • Detektiert die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bezüglich irgendeiner der Energiespeichereinrichtungen 13A und 13B, steuert die Steuereinheit 15 den Betrieb von zumindest einem Antriebsservoverstärker der an den Gleichstromanschluss angeschlossenen Antriebsservoverstärker, an den die gestörte Energiespeichereinrichtung angeschlossen ist, so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker auf einen Wert begrenzt wird kleiner als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14. Die vorstehend beschriebene Steuerung durch die Steuereinheit 15 bei einer Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14 wird so ausgeführt, dass der Ausgang des Antriebsservomotors entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit überschreitet, an welche der zu steuernde Antriebsservoverstärker angeschlossen ist. Detektiert beispielsweise die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13A, steuert die Steuereinheit 15 unter den an den entsprechenden Gleichstromanschluss angeschlossenen Antriebsservoverstärkern 12A-1 und 12B-1 entsprechend der Energiespeichereinrichtung 13A mit der Störung den Betrieb von zumindest einem Antriebsservoverstärker 12A-1 bzw. 12B-1 so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker begrenzt ist auf „einen Wert kleiner als der Ausgangs vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14“ und „einen Wert derart, dass der Ausgang des Antriebsservomotors nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit überschreitet, an welche der zu steuernde Antriebsservoverstärker angeschlossen ist“. Beispielsweise kann bei Auftreten einer Störung an der Energiespeichereirichtung 13A die Steuereinheit 15 den Antriebsservoverstärker 12A-1 steuern zur Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3A-1, den Antriebsservoverstärker 12A-1 steuern zur Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3A-2, wobei obiges abwechselnd ausführbar ist oder beide Antriebsservoverstärker 12A-1 und 12A-2 gemeinsam steuerbar sind zur Begrenzung der Ausgänge beider Servomotoren 3A-1 und 3A-2.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 9 betrifft einen Betrieb des Motorantriebssystems 1, bei dem die Antriebsservomotoren 3A-1 und 3B-1 im Betrieb synchronisiert sind. Dies entspricht beispielsweise einer Situation, in welcher die Antriebswelle des Antriebsservomotors 3A-1 und die Antriebswelle des Antriebsservomotors 3B-1 über einen Mechanismus oder dergleichen gekoppelt sind.
  • Detektiert die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bei zumindest einer Energiespeichereinrichtung aus den Energiespeichereinrichtungen 13A und 13B, steuert die Steuereinheit 15 unter den an den Gleichstromanschluss angeschlossenen Antriebsservoverstärkern bei entsprechendem Anschluss der Servoverstärker an den Gleichstromanschluss den Betrieb von zumindest einem Antriebsservoverstärker mit Anschluss an einen Gleichstromanschluss verschieden vom Gleichstromanschluss, mit dem die gesteuerte Energiespeichereinrichtung verbunden ist, so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker begrenzt ist auf einen Wert kleiner als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14. Die vorstehende Steuerung durch die Steuereinheit 15 bei Störungsdetektion mittels der Störungsdetektionseinheit 14 wird so ausgeführt, dass der Ausgang des Antriebsservomotors entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit überschreitet, an welche der zu steuernde Antriebsservoverstärker angeschlossen ist. Wenn beispielsweise die Störungsdetektionseinheit 14 eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung 13A detektiert, steuert die Steuereinheit 15 den an den Gleichstromanschluss 4A angeschlossenen Antriebsservoverstärker 12A-1 zur Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3A-1 und steuert den Betrieb des Antriebsseservoverstärkers 12B-1 so, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 13B-1, der mit dem Antriebsservomotor 3A-1 synchronisiert ist, begrenzt ist. Mit anderen Worten: der Ausgang des Antriebsservomotors 3A-1 ist auf einen Wert begrenzt, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14, und auf einen Wert derart, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3A-1 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11A überschreitet, wobei der Ausgang des Antriebsservomotors 3B-1, welcher mit dem Antriebsservomotor 3A-1 synchronisiert ist, auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14, und auf einen Wer derart, dass der Ausgang des Antriebsservomotors 3B-1 nicht den maximalen Wert der Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11B überschreitet. Der Grund dafür, dass dann, wenn die Steuereinheit 15 den Antriebsservoverstärker 12A-1 mit Verbindung zum Gleichstromanschluss 4A, an welchen die gesteuerte Energiespeichereinrichtung 13A angeschlossen ist, steuert, die Steuereinheit 15 auch den Antriebsservoverstärker 12B-1 steuert, der mit dem Gleichstromanschluss 4B, der verschieden ist vom Gleichstromanschluss 4A, verbunden ist, liegt darin, dass der synchronisierte Antriebsservomotor 3A-1 und der Antriebsservomotor 3B-1 ähnlich zu betreiben sind und dann, wenn der Antriebsservomotor 3A-1 und der Antriebsservomotor 3B-1 getrennte Operationen ausführen würden, der Mechanismus für die Kopplung der jeweiligen Antriebswellen beschädigt werden könnte. Da andererseits die Antriebsservomotoren 3A-2 und 3B-2 beim Betrieb unabhängig voneinander sind, beispielsweise wenn die Steuereinheit 15 den Antriebsservoverstärker 12A-2 mit Anschluss an den Gleichstromanschluss 4A steuert, an den die gesteuerte Energiespeichereinrichtung 13A angeschlossen ist, zur Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3A-2, ist dabei nicht eine Begrenzung des Ausgangs des Antriebsservomotors 3B-2 erforderlich, welcher unabhängig arbeitet und somit braucht die Steuereinheit 15 den Antriebsservoverstärker 12B-2 nicht zu steuern.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß 10 betrifft den Betrieb des Motorantriebssystems 1 bei Synchronisation der Antriebsservomotoren 3A-1, 3B-1,3A-2 und 3B-2. Dies entspricht beispielsweise dem Fall, bei dem eine Antriebswelle des Antriebsservomotors 3A-1, eine Antriebswelle des Antriebsservomotors 3A-2, eine Antriebswelle des Antriebsservomotors 3B-1 und eine Antriebswelle des Antriebsservomotors 3D-2 über einen Mechanismus oder dergleichen gekoppelt sind.
  • Da alle Antriebsservomotoren 3A-1, 3B-1, 3A-2 und 3B-2 synchronisiert sind, steuert die Steuereinheit 15 bei Detektion einer Störung einer der Energiespeichereinrichtungen 13A oder 13B durch die Störungsdetektionseinheit 14 den Betrieb aller Antriebsservoverstärker 12-A, 12A-2, 12B-1, und 12B-2 so, dass der Ausgang der Servomotoren 3A-1, 3B-1, 3A-2, 3B-2 auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit. Die vorstehende Steuerung durch die Steuereinheit 15 bei einer Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit 14 wird so ausgeführt, dass die Ausgänge der Antriebsservomotoren 3A-1 und 3A-2 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11A überschreiten und die Antriebsservomotoren 3B-1 und 3B-2 nicht die maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit 11B überschreiten. Der Grund dafür, dass die Steuereinheit 15 alle Antriebsservoverstärker 12A-1, 12A-2, 12B-1 und 12B-2 steuert anstelle des Antriebsservoverstärkers 12A-1/oder 12A-2 mit Anschluss an den Gleichstromanschluss 4A, an welchen die Energiespeichereinrichtung 13A mir der Störung angeschlossen ist, liegt darin, dass alle synchronisierten Antriebsservomotoren 3A-1, 3A-2, 3B-1, und 3B-2 gleiche Operationen ausführen müssen und dann, wenn einer dieser Antriebsservomotoren eine verschiedene Operation ausführen würde, der Kopplungsmechanismus bezüglich der Antriebswellen beschädigt werden könnte.
  • Bei den obigen ersten bis dritten besonderen Ausführungsbeispielen wird für die Energiespeichereinrichtung 13A bzw. 13B ein Schwungrad eingesetzt, jedoch könnte hier auch ein Kondensator vorgesehen werden oder es könnte eine Kombination aus Schwungrad und Kondensator eingesetzt werden.
  • Gemäß einem besonderem Merkmal der vorliegenden Beschreibung wird in einem Motorantriebssystem mit einer Energiespeichereinrichtung für den Gleichstromanschluss, welcher die Stromversorgungseinheit mit dem Antriebsservoverstärker verbindet, auch dann, wenn bezüglich der Energiespeichereinrichtung eine Störung auftritt, ein sicherer Antrieb des Antriebsservomotors gewährleistet.

Claims (14)

  1. Motorantriebssystem (1), aufweisend: eine Stromversorgungseinheit (11, 11A, 11B), eingerichtet zum Zuführen von Gleichstrom zu einem Gleichstromanschluss (4, 4A, 4B); einen Antriebsservoverstärker (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2), eingerichtet zum Wandeln von Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss (4, 4A, 4B) in Wechselstrom und zum Zuführen des Wechselstroms zu einem Antriebsservomotor (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) als Antriebsleistung; eine Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B), eingerichtet zum Speichern von Gleichstromenergie von dem Gleichstromanschluss (4, 4A, 4B) und zum Zuführen von Gleichstrom zum Gleichstromanschluss (4, 4A, 4B); eine Störungsdetektionseinheit (14), eingerichtet zum Detektieren einer Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B); und eine Steuereinheit (15), eingerichtet zum Steuern des Betriebs des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) derart, dass dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) detektiert, der Ausgang eines Antriebsservomotors (3A, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als ein Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  2. Motorantriebssystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (15) den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) derart steuert, dass dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A-13B) detektiert, der Ausgang des Antriebsservomotors (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) eine maximale Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit (11, 11A, 11B) nicht überschreitet.
  3. Motorantriebssystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (15) den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) so steuert, dass dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) detektiert, der Absolutwert des Ausgangs eines Antriebsservomotors (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) einen Grenzwert nicht überschreitet, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner ist als ein Absolutwert der maximalen Versorgungsleistung der Stromversorgungseinheit (11, 11A, 11B).
  4. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (15) dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) detektiert, eine Vorgabe bezüglich eines Geschwindigkeitsbefehls auf einen Wert ändert, der kleiner ist als ein Wert, welcher vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14) eingestellt ist, und den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) entsprechend steuert.
  5. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (15) dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) detektiert, den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) auf Basis eines Drehmomentbefehls steuert, der auf einen Wert beschränkt ist, welcher kleiner ist als ein Drehmomentbefehl vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  6. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (15) den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) so steuert, dass dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) detektiert, ein Antriebsservomotor (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) beschleunigt bzw. abgebremst wird mit einer Beschleunigung bzw. einer Abbremsung, welche auf einen Wert beschränkt ist, der kleiner ist als eine Beschleunigung bzw. Abbremsung vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  7. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (15) den Betrieb des Antriebsservoverstärkers (12, 12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) so steuert, dass dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) detektiert, ein Antriebsservomotor (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) gestoppt wird, wobei ein Ausgang eines Antriebsservomotors (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als ein Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  8. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Mehrzahl von Antriebsservoverstärkern (12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) vorgesehen sind entsprechend einer Mehrzahl von Antriebsservomotoren (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2); und die Steuereinheit (15) dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich der Energiespeichereinrichtung (13A, 13B) detektiert, unter der Mehrzahl von Antriebsservoverstärkern (12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) den Betrieb von zumindest einem Antriebsservoverstärker so steuert, dass der Ausgang eines Antriebsservomotors (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker (12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2) auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als ein Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  9. Motorantriebssystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei eine Mehrzahl von Stromversorgungseinheiten (11A, 11B) zum Zuführen von Gleichstrom zu einem verbundenen Gleichstromanschluss (4A, 4B) vorgesehen sind; die Energiespeichereinrichtung (13A, 13B) mit einem Gleichstromanschluss (4A, 4B) entsprechend jeder Stromversorgungseinheit (11A, 11B) verbunden ist; und die Steuereinheit (15) dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich zumindest einer Energiespeichereinrichtung unter den mehreren Energiespeichereinrichtungen (13A, 13B) detektiert, den Betrieb von zumindest einem der Antriebsservoverstärker unter den mehreren Antriebsservoverstärkern, die an einen Gleichstromanschluss (4A, 4B) angeschlossen sind, an den eine gestörte Energiespeichereinrichtung angeschlossen ist, so steuert, dass ein Ausgang eines Antriebsservomotors (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als ein Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  10. Motorantriebssystem (1) gemäß Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (15) dann, wenn die Störungsdetektionseinheit (14) eine Störung bezüglich zumindest einer der mehreren Energiespeichereinrichtungen (13A, 13B) detektiert, den Betrieb von zumindest einem der mehreren Antriebsservoverstärker (12A-1, 12A-2, 12B-1, 12B-2), die an den Gleichstromanschluss angeschlossen sind, mit dem eine gestörte Energiespeichereinrichtung verbunden ist, steuert, und den Betrieb von zumindest einem der mehreren Antriebsservoverstärker, die an einen Gleichstromanschluss angeschlossen sind, der verschieden ist von dem Gleichstromanschluss, an welchen die gestörte Energiespeichereinrichtung angeschlossen ist, so steuert, dass ein Ausgang des Antriebsservomotors (3, 3A-1, 3A-2, 3B-1, 3B-2) entsprechend dem zu steuernden Antriebsservoverstärker auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist als der Ausgang vor der Störungsdetektion durch die Störungsdetektionseinheit (14).
  11. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin aufweisend: eine Mitteilungseinheit (16), eingerichtet zur Mitteilung des Inhalts bezüglich einer durch die Störungsdetektionseinheit (14) detektierten Störung.
  12. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Stromversorgungseinheit (11, 11A, 11B) ein Konverter (110) ist, der eingerichtet ist zum Wandeln von Wechselstrom von einer Wechselstromquelle (1) in Gleichstrom und zum Ausgeben des Gleichstromes.
  13. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) ein Kondensator (21) ist.
  14. Motorantriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Energiespeichereinrichtung (13, 13A, 13B) enthält: ein Schwungrad (31, 31A, 31B), welches Rotationsenergie speichern kann; einen Pufferservomotor (32, 32A, 32B) mit einer Drehwelle, an die das Schwungrad (31, 31A, 31B) gekoppelt ist; und einen Pufferservoverstärker (33, 33A, 33B), eingerichtet zur Durchführung einer Wandlung zwischen Gleichstrom in dem Gleichstromanschluss (4, 4A, 4B) und Wechselstrom als Antriebsstrom bzw. regenerativer Strom bezüglich des Pufferservomotors (32, 32A, 32B).
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