KR20210130811A

KR20210130811A - 전동모터용의 제어장치 및 이를 구비한 로봇, 및 전동모터의 제어방법

Info

Publication number: KR20210130811A
Application number: KR1020217031951A
Authority: KR
Inventors: 하루히코 탄; 마사히코 스미토모; 쇼타 토미나가
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-11-01
Also published as: JP2021121170A; WO2020195797A1; CN113474987A; US20220131494A1; JP2020162193A; CN114465526B; JP7385618B2; TWI732488B; EP3952100A1; TW202044744A; CN114465526A

Abstract

회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위한 제어장치로서, 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때, 인버터회로에 의해 전동모터를 서보제어하고, 또한, 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것을 특징으로 한다.

Description

전동모터용의 제어장치 및 이를 구비한 로봇, 및 전동모터의 제어방법

본 발명은, 전동모터용의 제어장치 및 이를 구비한 로봇, 및 전동모터의 제어방법에 관한 것이다.

종래부터, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위한 제어장치가 알려져 있다. 이와 같은 전동모터용의 제어장치가, 예를 들어, 특허문헌 1의 정전낙하방지 제어장치로 제안되고 있다.

특허문헌 1에는 중력의 영향으로 회전할 수 있는 중력축을 구비한 기계에 있어서, 상기 중력축이 정전 시에 낙하해 버리는 것을 방지하기 위한 제어장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 정전이 발생했을 때, 콘덴서에 저장된 정전에너지를 이용하여 전동모터에 감속제어가 이루어짐으로써 상기 전동모터의 회전속도를 급속하게 느리게 하는 것이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 특개평10-263973호

그러나, 특허문헌 1의 정전낙하방지 제어장치는, 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치보다 작아졌을 때, 상기 인버터회로를 이용하여 전동모터를 제동할 수 없다. 이로 인해, 동(同)정전낙하방지 제어장치는 전동모터를 확실하게 제동할 수 없는 경우가 있었다.

따라서, 본 발명은, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터를 확실하게 제동하는 것이 가능한 전동모터용의 제어장치 및 이를 구비한 로봇, 및 전동모터의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위한 제어장치로서, 직류전력을 교류전력으로 변환하도록 구성되고, 변환한 상기 교류전력을 상기 전동모터로 출력하기 위한 인버터회로와, 상기 인버터회로를 제어하기 위한 제1 제어회로와, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치를 검출하고, 상기 입력단자간의 전압치를 상기 제1 제어회로로 출력하기 위한 제1 전압검출회로를 구비하고, 상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로에 의해 상기 전동모터를 서보제어하고, 또한, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 상기 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시킨다. 그 결과, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터를 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지했을 때, 상기 전동모터를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 인버터회로에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하고 나서, 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되기까지, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 상기 전동모터를 더욱 확실하게 제동할 수 있다. 또한, 상기 전동모터를 급정지시키지 않으므로, 상기 전동모터의 열화나 손상을 억제하는 것이 가능해진다.

상기 전동모터는, 상기 다이나믹 브레이크뿐만 아니라 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해서도 제동되고, 상기 무여자 작동형 전자 브레이크의 동작을 제어하기 위한 제2 제어회로를 더 구비하고, 상기 제2 제어회로는, 상기 인버터회로에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지했을 때, 상기 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해 상기 전동모터를 제동하기 위한 제어를 개시해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터에 대해 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것뿐만 아니라, 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해 상기 전동모터를 제동할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 상기 전동모터를 더욱 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

예를 들어, 전원에서 공급되는 전력의 양태를 변환하도록 구성되고, 변환한 상기 전력을 상기 인버터회로로 출력하기 위한 변환회로와, 상기 전원의 출력단자간의 전압치, 또는 상기 변환회로의 입력단자간의 전압치를 검출하고, 검출한 상기 전압치를 상기 제2 제어회로로 출력하기 위한 제2 전압검출회로를 더 구비하고, 상기 제2 제어회로는, 상기 제2 전압검출회로에서 검출된 상기 전압치가 소정의 정상적인 범위 외로 된 것에 근거하여, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 상기 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해 상기 전동모터를 제동하기 위한 제어를 개시해도 좋다.

상기 전원은 교류전원이고, 상기 변환회로는, 상기 교류전원에서 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하도록 구성된 컨버터회로를 포함해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 교류전원에서 교류전력을 공급하는 것이 가능해진다.

상기 변환회로와 상기 인버터회로와의 사이에서, 상기 변환회로 및 상기 인버터회로에 대해 병렬로 접속되는 콘덴서를 더 구비해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 콘덴서에 저장된 정전에너지를 이용하여, 전동모터를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행하는 것이 가능해진다.

예를 들어, 상기 전동모터는, 삼상교류모터로서 구성되고, 상기 인버터회로는, 3개의 상을 가지는 삼상 인버터로서 구성되고, 상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로 내에서 3개의 상측 암으로 이루어지는 제1 군, 및 3개의 하측 암으로 이루어지는 제2 군 중 어느 한쪽의 군의 3개의 암 전체를 ON으로 하고, 어느 다른 한쪽의 군의 3개의 암 전체를 OFF로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 3개의 상 전체를 단락시키거나, 또는, 상기 어느 한쪽의 군의 2개의 암을 ON으로 하고, 상기 2개의 암과는 다른 상에 속하는 상기 어느 다른 한쪽의 군의 1개의 암을 ON 또는 OFF로 하고, 나머지 3개의 암 전체를 OFF로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 2개의 상을 단락시켜 상기 단락회로를 형성해도 좋다.

상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로 내에서 3개의 상측 암을 OFF로 하고, 3개의 하측 암을 ON으로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 3개의 상 전체를 단락시켜 상기 단락회로를 형성해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 삼상교류모터의 3개의 상 중 2개의 상을 단락시켜 단락회로를 형성하는 경우와 비교하여, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있도록 배치된 전동모터를 더욱 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

예를 들어, 상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로 내에서 서로 다른 상에 속하는 어느 2개의 암을 ON으로 하고, 나머지 4개의 암을 OFF로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 3개의 상 중 어느 2개를 단락시켜 상기 단락회로를 형성하는 것이 가능해도 좋다.

상기 제1 제어회로는, 상기 다이나믹 브레이크를 작용시킬 때, 상기 인버터회로 내에서 상기 단락회로를 형성하는 상태와 형성하지 않는 상태를 펄스 형상으로 전환 가능해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 다이나믹 브레이크에 의한 제동력의 크기를 조절하는 것이 가능해진다.

상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때뿐만 아니라, 상기 제1 제어회로가 전원으로부터 전력을 공급시켜 작동하기 시작하는 초기상태에 있어서도 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 상기 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시켜도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터용의 제어장치는, 제1 제어회로가 전원으로부터 전력을 공급시켜 작동하기 시작할 때, 전동모터의 회전축이 외력의 영향으로 회전해 버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 로봇은, 상기 어느 하나의 전동모터용의 제어장치와, 상기 전동모터용의 제어장치에 의해 동작을 제어시키는 전동모터와, 상기 전동모터에 의해 구동하는 관절축을 가지는 로봇암을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 로봇은, 상기 어느 하나의 전동모터용의 제어장치를 구비하므로, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터를 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

상기 외력이 중력이며, 상기 로봇암이 중력의 영향을 받음으로써 상기 전동모터의 회전축이 회전할 수 있도록 구성되어도 좋다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 로봇은, 로봇암이 중력의 영향을 받음으로써 전동모터의 회전축을 중심으로 하여 낙하방향으로 회동해버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 전동모터의 제어방법은, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위한 제어방법으로서, 직류전력을 교류전력으로 변환하도록 구성되고, 변환한 상기 교류전력을 상기 전동모터로 출력하기 위한 인버터회로와, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치를 검출하기 위한 제1 전압검출회로가 미리 준비되어 있으며, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로에 의해 상기 전동모터를 서보제어하는 제1 스텝과, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 상기 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 제2 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 본 발명에 관한 전동모터의 제어방법은, 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시킨다. 그 결과, 본 발명에 관한 전동모터의 제어방법은, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터를 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터를 확실하게 제동하는 것이 가능한, 전동모터용의 제어장치 및 이를 구비한 로봇, 및 전동모터의 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 제1 양태의 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 제2 양태의 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 제3 양태의 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 구비하는 제1 제어회로에 의해 실행되는 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 구비하는 제2 제어회로에 의해 실행되는 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 구비하는 제3 제어회로에 의해 실행되는 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치가 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치 및 이를 구비한 로봇, 및 전동모터의 제어방법에 대해서, 첨부도면에 근거하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서는, 전체의 도면을 통하여, 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 참조부호를 붙여 그 중복되는 설명을 생략한다.

(로봇(10))

도 1은, 본 실시예에 따른 로봇의 전체 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 로봇(10)은, 기대(11)와, 상기 기대(11)에 그 기단부가 연결되는 로봇암(20)과, 상기 로봇암(20)의 선단에 장착되는 도시하지 않은 앤드 이펙터와, 로봇암(20) 및 상기 앤드 이펙터의 동작을 제어하기 위한 로봇제어장치(40)를 구비한다.

(로봇암(20))

도 1에 나타내는 바와 같이, 로봇암(20)은, 6개의 관절축(JT1~JT6)과, 이들의 관절축에 의해 순차적으로 연결되는 6개의 링크(30a~30e)을 가지는 수직다관절형의 로봇암이다. 관절축(JT1~JT6)에는, 각각, 후술하는 전동모터(32)가 설치된다.

관절축(JT1), 링크(30a), 관절축(JT2), 링크(30b), 관절축(JT3), 및 링크(30c)으로 이루어진 링크 및 관절축의 연결체에 의해 제1 암부(21)가 구성된다. 구체적으로는, 관절축(JT1)은, 기대(11)와 링크(30a)의 기단부를 연직방향으로 뻗는 축 둘레로 회전가능하게 연결한다. 관절축(JT2)은, 링크(30a)의 선단부와 링크(30b)의 기단부를 수평방향으로 뻗는 축 둘레로 회전가능하게 연결한다. 관절축(JT3)은, 링크(30b)의 선단부와 링크(30c)의 기단부를 수평방향으로 뻗는 축 둘레로 회전가능하게 연결한다.

관절축(JT4), 링크(30d), 관절축(JT5), 링크(30e), 및 관절축(JT6)으로 이루어진 링크 및 관절축의 연결체에 의해, 제2 암부(22)가 구성된다. 구체적으로는, 관절축(JT4)은, 링크(30c)의 선단부와 링크(30d)의 기단부를 링크(30c)의 길이방향으로 뻗는 축 둘레로 회전가능하게 연결한다. 관절축(JT5)은, 링크(30d)의 선단부와 링크(30e)의 기단부를 링크(30d)의 길이방향으로 직교하는 방향으로 뻗는 축 둘레로 회전가능하게 연결한다. 관절축(JT6)은, 링크(30e)의 선단부와 앤드 이펙터의 기단부를 비틀림 회전가능하게 연결한다.

(전동모터(32))

본 실시예에 있어서, 전동모터(32)는, 관절축(JT1~JT6) 각각을 구동하기 때문에, 상기 관절축(JT1~JT6) 각각에 설치된다. 또한, 이하에서, 특히 필요한 경우를 제외하고, 6개 중 1개의 전동모터(32)(본 실시예에서는, 특히, 관절축(JT3)에 설치되는 전동모터(32))에 대해서만 설명하고, 기타 동일한 설명은 반복하지 않는다.

본 실시예에 있어서, 전동모터(32)는, 삼상교류모터로서 구성된다. 전동모터(32)는, 후술하는 인버터회로(60)에 의한 다이나믹 브레이크뿐만 아니라, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)(도 2 참조)에 의해서도 제동된다. 여기에서, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)란, 도시하지 않은 코일을 가지고, 상기 코일이 자기화 상태일 때 전동모터(32)를 제동하고(즉, 브레이크를 작용시키고), 상기 코일이 자기화 상태일 때 전동모터(32)를 제동하지 않도록(즉, 브레이크를 작용시키지 않도록) 구성된다.

(로봇제어장치(40))

로봇제어장치(40)에 대해, 구체적인 구성은 특히 한정되지 않지만, 예를 들어, 공지의 프로세서(CPU 등)가 기억부(메모리 등)에 격납된 프로그램에 따라 동작함으로써 실현되는 구성이어도 좋다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 로봇제어장치(40)의 일부로서 구성된다.

(전동모터용의 제어장치(50))

본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)(이하, 간단히 '제어장치(50)'로 칭하는 경우가 있다)는, 로봇암(20)이 중력(외력)의 영향을 받음으로써 회전할 수 있는 회전축(33)을 가지는 전동모터(32)의 동작을 제어하기 위해 설치된다. 또한, 이하에서, 특히 필요한 경우를 제외하고, 제어장치(50)가 관절축(JT3)에 설치되는 전동모터(32)의 동작을 제어하는 경우에 대해서만 설명하고, 기타 동일한 설명은 반복하지 않는다.

(다이나믹 브레이크를 작용시키기 위해 필요한 구성)

도 2는, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치를 나타내는 회로도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 직류전력을 교류전력으로 변환하도록 구성되고, 변환한 교류전력을 전동모터(32)로 출력하기 위한 인버터회로(60)와, 인버터회로(60)를 제어하기 위한 제1 제어회로(92)와, 인버터회로(60)의 전력공급용 입력단자간의 전압치(V_A)를 검출하고, 상기 전압치(V_A)를 제1 제어회로(92)로 출력하기 위한 제1 전압검출회로(76)를 구비한다.

인버터회로(60)는, 삼상인버터로서 구성된다. 이로 인해, 인버터회로(60)는, 변환한 교류전력을 삼상교류모터인 전동모터(32)로 출력하는 것이 가능해진다. 인버터회로(60)는, 암으로서 6개의 IGBT(62a~62f)(Insulated Gate Bipolar Transistor, 절연게이트형 바이폴라 트랜지스터)를 가진다.

여기에서, 본 실시예에서는, 인버터회로(60)의 각 스위칭 소자(즉, 6개의 IGBT(62a~62f))를 암으로 칭하고, 인버터회로(60)의 상하 1세트의 암을 상으로 칭하는 경우가 있다. 여기에서는, IGBT(62a, 62d)가 U상에 속하고, IGBT(62b, 62e)가 V상에 속하며, IGBT(62a, 62d)가 W상에 속한다. 인버터회로(60)는, 삼상 인버터로서 구성되므로, 6개의 암 및 3개의 상을 가진다.

인버터회로(60)는, 6개의 IGBT(62a~62f) 각각에 대해 병렬로 접속되는 환류 다이오드(64a~64f)를 더 가진다. 환류 다이오드(64a~64f)는, 각각, 캐소드가 애노드보다 전위가 높은 측에 배치된다.

제1 제어회로(92), 및 후술하는 제2 제어회로(94) 및 제3 제어회로(96)(이하, 이들 3개를 모아 '제어회로(90)’로 칭하는 경우가 있다)는, 교류전원(110)에 제2 변환회로(74)를 통하여 전기적으로 접속된다. 여기서, 제2 변환회로(74)는, 교류전원(110)에서 공급되는 교류전력의 양태를 적절히 변환하여 제어회로(90)로 출력하기 위해 설치된다.

제1 제어회로(92)는, 로봇(10)에 설치되는 제1 센서(120a)로부터 로봇(10)의 상태(즉, 전동모터(32)를 가지는 장치의 상태)를 나타내는 제1 상태 데이터를 취득하고, 또한, 로봇(10)에 설치되는 제2 센서(120b)로부터 로봇(10)에 의해 작업되는 워크(W)의 상태를 나타내는 제2 상태 데이터를 취득한다.

여기에서, 전동모터(32)의 회전축(33)에는, 상기 회전축(33)의 회전위치를 검출하기 위한 인코더(34)가 장착된다. 그리고, 제1 제어회로(92)는, 인코더(34)에서 검출된 회전축(33)의 회전위치에 근거하여, 전동모터(32)를 서보제어할 수 있다.

제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60)의 전력공급용 입력단자간의 전압치(V_A)가 전동모터(32)를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때, 인버터회로(60)에 의해 전동모터(32)를 서보제어한다. 한편, 제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60)의 전력공급용 입력단자간의 전압치(V_A)가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시킨다.

제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60) 내에서 3개의 상측 암을 OFF로 하고, 3개의 하측 암을 ON으로 함으로써(즉, IGBT(62a~62c)를 OFF로 하고, IGBT(62d~62f)를 ON으로 함으로써), 전동모터(32)의 3개의 상 전체를 단락시켜 상기 단락회로를 형성하는 것이 가능하다.

(감속정지시키기 위한 서보제어에 필요한 구성)

본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 교류전원(110)에서 공급되는 교류전력의 양태(전원에서 공급되는 전력의 양태)를 변환하도록 구성되고, 변환한 교류전력을 인버터회로(60)로 출력하기 위한 제1 변환회로(72)(변환회로)와, 제1 변환회로(72)와 인버터회로(60)와의 사이에서, 제1 변환회로(72) 및 인버터회로(60)에 대해 병렬로 접속되는 콘덴서(70)를 더 구비한다.

제1 변환회로(72)는, 교류전원(110)에서 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하도록 구성된 컨버터회로(73)를 포함한다. 또한, 예를 들어, 제1 변환회로(72)는, 교류전원(110)에서 공급되는 교류전력을 승압하고, 승압한 교류전력을 인버터회로(60)로 출력하기 위한 승합회로를 더 가져도 좋다.

그리고, 제1 제어회로(92)는, 제1 센서(120a)로부터 취득한 제1 상태 데이터, 및 제2 센서(120b)로부터 취득한 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여, 인버터회로(60)에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시한다.

또한, 상기 이상의 원인으로서는, 상기의 외에도 여러 가지를 생각 할 수 있다. 제1 제어회로(92)는, 예를 들어, 비상정지스위치가 압하된 것, 브레이커에 의해 교류전원(110)에서의 전력공급이 차단된 것, 및 컨버터회로(73)가 긴급정지된 것 등에 근거하여, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 로봇(10)을 비상정지시키기 위해, 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시해도 좋다.

혹은, 제1 제어회로(92)는, 티치 펜던트에 설치되는 인에이블 스위치가 눌러진 것, 안전책 또는 라이트커튼 내로의 침입을 검출한 것, 및 센서에 의해 로봇(10)에 외력이 가해진 것 등에 근거하여, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 로봇(10)을 보호정지시키기 위해, 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시해도 좋다.

(무여자 작동형 전자 브레이크(36)를 작용시키기 위한 구성)

본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)에 장착되는 무여자 작동형 전자 브레이크(36)의 동작을 제어하기 위한 제2 제어회로(94)와, 제1 변환회로(72)의 입력단자간의 전압치(V_B)(도시하지 않음)를 검출하고, 상기 전압치(V_B)를 제2 제어회로(94)로 출력하기 위한 제2 전압검출회로(78)를 더 구비한다.

제2 제어회로(94)는, 제2 전압검출회로(78)에서 검출된 전압치(V_B)(도시하지 않음)가 소정의 정상적인 범위 외로 된 것에 근거하여, 인버터회로(60)에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)에 의해 전동모터(32)를 제동하기 위한 제어를 개시한다.

인버터회로(60)에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것에 대해서는, 상기에 설명한대로, 다양한 원인이 생각되지만 여기에서는 동일한 설명을 반복하지 않는다.

(스위치회로(80)를 제어하기 위한 구성)

본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 교류전원(110)에서 인버터회로(60)에 대해 교류전력을 공급할 것인가 아닌가를 전환하기 위한 스위치회로(80)와, 로봇(10)(바꾸어 말하면, 전동모터(32)를 가지는 장치)의 상태를 나타내는 제1 상태 데이터, 및 상기 로봇(10)에 의해 작업되는 워크(W)의 상태를 나타내는 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여, 스위치회로(80)를 제어하기 위한 제3 제어회로(96)를 더 구비한다.

스위치회로(80)는, 3개의 스위치(82a~82c)와, 자기화 상태일 때 3개의 스위치(82a~82c) 각각을 ON으로 하고, 비자기화 상태일 때 3개의 스위치(82a~82c) 각각을 OFF로 하기 위한 코일(84)을 가진다.

제3 제어회로(96)는, 스위치회로(80)의 코일(84)에 전기적으로 접속되고, 상기 코일(84)의 자기화 상태와 비자기화 상태를 전환함으로써, 스위치회로(80)의 ON과 OFF를 전환하는 것이 가능하다. 그리고, 제3 제어회로(96)는, 제1 센서(120a)로부터 취득하는 제1 상태 데이터, 및 제2 센서(120b)로부터 취득하는 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여, 이상이 검출된 것 또는 이상이 예측되는 것을 검지하여, 스위치회로(80)를 OFF로 하고, 교류전원(110)에서 제1 변환회로(72)에 대해 공급되는 교류전력을 차단한다.

(효과)

본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 인버터회로(60)의 전력공급용 입력단자간의 전압치(V_A)가 전동모터(32)를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시킨다. 그 결과, 전동모터용의 제어장치(50)는, 회전축(33)이 중력(외력)의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터(32)를 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)를 서보제어하기 위한 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시키기 위한 전용회로(예를 들어, 릴레이 회로 등)를 별개로 설치할 필요가 없다. 이로 인해, 회로구성을 간단히 할 수 있다.

여기에서, 상기 전용회로를 별개로 설치한 경우, 예를 들어, 상기 전용회로가 로봇(10)에 이상이 발생한 긴급할 때에만 사용되게 된다. 이와 같은 경우, 상기 전용회로가 고장이나 있어도, 로봇(10)의 통상 운전시에는 그 고장을 알아차리는 것이 곤란하며 방치해 버릴 가능성이 높다. 그리고, 이와 같은 경우, 긴급해 졌을때 다이나믹 브레이크가 작동하지 않아, 큰 고장을 일으켜버릴 가능성이 있다.

한편, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)를 서보제어하기 위한 인버터회로(60)를 이용하여 다이나믹 브레이크를 작용시키기 위해, 상기 인버터회로(60)가 고장이 난 경우, 로봇(10)의 통상 운전시에 그 고장을 알아차릴 수 있다. 따라서, 인버터회로(60)가 고장이 난 것을 알아차렸을 때, 상기 인버터회로(60)를 수리해 둠으로써, 긴급해 졌을 때 다이나믹 브레이크가 작동하지 않는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

여기에서, 주로 도 3 및 도 9에 근거하여, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)에 의해 나타나는 효과를 보다 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 제1 양태의 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다. 또한, 도 9는, 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치가 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다. 또한, 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치(50')(도시하지 않음)가 구비하는 구성요소 중, 상기 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)에 대응하는 구성요소에 대해서는, 동제어장치(50)의 설명에서 이용한 참조부호의 뒤에 「'」를 붙여 표기하고, 여기에서는 동일한 설명 및 도시는 반복하지 않는다.

예를 들어, 도 9에 나타내는 바와 같이, 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치(50')는, 시간(t₁)으로 로봇(10')의 상태를 나타내는 제1 상태 데이터, 및 워크(W')의 상태를 나타내는 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여 이상을 검지하면, 전동모터(32')를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시한다.

또한, 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치(50')는, 상기와 같이 시간(t₁)으로 이상을 검지하면, 스위치회로(80’)를 OFF로 하기 위한 제어를 개시한다. 여기에서, 스위치회로(80’)를 OFF로 하기 위한 제어를 개시하고 나서, 실제로 스위치회로(80’)가 OFF되기까지, t₂-t₁의 타임래그가 발생한다. 이 타임래그는, 코일(84')을 자기화 상태로 하는 것, 및 자기화 상태로 된 코일(84')에 의해 스위치(82a'~82c')가 OFF되는 것에 약간의 시간을 요하기 때문이다.

그리고, 실제로 스위치회로(80’)가 OFF되어 교류전원(110')으로부터 인버터회로(60')에 대해 공급되는 교류전력이 차단되면, 제2 제어회로(94’)는, 제2 전압검출회로(78')에서 검출되는 전압치(V_B)가 소정의 정상적인 범위 외로 된 것에 근거하여, 인버터회로(60')에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 무여자 작동형 전자 브레이크(36')에 의해 전동모터(32')를 제동하기 위한 제어를 개시한다.

여기에서, 무여자 작동형 전자 브레이크(36')에 의해 전동모터(32’)를 제동하기 위한 제어를 개시하고 나서, 실제로 무여자 작동형 전자 브레이크(36’)가 작동되기 까지, t₄-t₂의 타임래그가 발생한다. 이 타임래그는, 예를 들어, 무여자 작동형 전자 브레이크(36')에 설치되는 코일(도시하지 않음)을 비자기화 상태로 전환하도록 할 때, 상기 코일에 역기전력이 발생하고, 상기 코일에 대해 병렬로 접속된 환류 다이오드(도시하지 않음)를 경유하여 환류전류가 흘러가 버리는 것 등에 기인한다.

또한, 예를 들어, 스위치회로(80')를 OFF로 하기 위한 제어를 개시하고 나서, 실제로 무여자 작동형 전자 브레이크(36’)가 작동되기 까지(즉, 시간(t₄)에서 시간(t₁)까지), 200ms 정도의 시간을 요한다.

또한, 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치(50’)는, 시간(t₁)에서 상기 제1 및 상기 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여 이상을 검지하면, 상기와 같이 스위치회로(80’)를 OFF로 하기 위한 제어를 개시하는 것뿐만 아니라, 전동모터(32’)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시한다.

종래부터 있는 전동모터용의 제어장치(50’)는, 상기와 같이 교류전원(110')으로부터 인버터회로(60')에 대해 공급되는 교류전력이 차단된 후에도(시간(t₂)의 후에도), 예를 들어 콘덴서(70')에 저장된 정전에너지를 이용하여, 잠시 동안(t₃-t₂의 사이)은 전동모터(32’)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행하는 것이 가능하다.

그러나, 전동모터(32’)를 서보제어하기에는, 일반적으로, 제1 변환회로(72')에서 전동모터(32')까지의 사이에서 비교적 큰 전력을 필요로 한다. 그리고, 인버터회로(60')의 입력단자간의 전압치(V_A')가 전동모터(32’)를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치보다 작아지는 시간(t₃) 이후에 있어서, 상기 감속정지시키기 위한 서보제어를 행할 수 없게 된다.

따라서, 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이, 종래부터 있는 전동모터용의 제어장치(50’)는, 전동모터(32’)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행할 수 없게 되는 시간(t₃)이, 실제로 무여자 작동형 전자 브레이크(36’)가 작동되는 시간(t₄)보다 빠른 경우, 시간(t₃)에서 시간(t₄)까지의 사이에 있어서, 무여자 작동형 전자 브레이크(36')를 제동할 수 없게 된다.

이로 인해, 시간(t₃)에서 시간(t₄)까지의 사이에 있어서, 예를 들어 로봇암(20')의 관절축(JT3')보다 선단측의 부분이 중력의 영향을 받음으로써, 선단측의 부분이 관절축(JT3')에 설치되는 전동모터(32')의 회전축(33')을 중심으로 하여 낙하방향으로 회동해버린다. 이로 인해, 예를 들어, 상기 선단측의 부분이 워크(W')에 충돌해 버리는 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.

한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 시간(t₃)에서 시간(t₄)까지의 사이에 있어서, 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시킨다. 이로 인해, 전동모터용의 제어장치(50)는, 시간(t₃)에서 시간(t₄)까지의 사이에 있어서, 예를 들어 로봇암(20)의 관절축(JT3)보다 선단측의 부분이 관절축(JT3)에 설치되는 전동모터(32)의 회전축(33)을 중심으로 하여 낙하방향으로 회동해버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 회전축(33)이 중력(외력)의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터(32)를 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 제1 센서(120a)로부터 취득한 제1 상태 데이터, 및 제2 센서(120b)로부터 취득한 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여, 인버터회로(60)에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지한 시간(t₁)에서 인버터회로(60)의 전력공급용 입력단자간의 전압치(V_A)가 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되는 시간(t₃)까지(즉, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 시간(t₃)까지), 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행한다. 이로 인해, 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)를 더욱 확실하게 제동할 수 있다. 또한, 전동모터(32)를 급정지시키지 않으므로, 전동모터(32)의 열화나 손상을 억제하는 것이 가능해진다.

본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)에 대해 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것 이외에, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)에 의해 전동모터(32)를 제동할 수 있다. 구체적으로는, 시간(t₁)에서 시간(t₃)까지의 사이는 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행하고, 시간(t₃) 이후는 다이나믹 브레이크를 작용시키고, 또한, 시간(t₄) 이후는 무여자 작동형 전자 브레이크(36)를 작용시키므로, 전동모터(32)를 더욱 확실하게 제동하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)를 더욱 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 제1 변환회로(72)(변환회로)가 교류전력을 직류전력으로 변환하도록 구성된 컨버터회로(73)를 가지므로, 교류전원(110)에서 교류전력을 공급하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 제1 변환회로(72) 및 인버터회로(60)에 대해 병렬로 접속되는 콘덴서(70)를 구비하므로, 시간(t₂)에서 시간(t₃)까지의 사이에 있어서, 콘덴서(70)에 저장된 정전에너지를 이용하여, 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는, 인버터회로(60) 내에서 3개의 상측 암을 OFF로 하고, 3개의 하측 암을 ON으로 함으로써, 전동모터(32)(삼상교류모터)의 3개의 상 전체를 단락시킴으로써, 시간(t₃)에서 시간(t₄)까지의 사이에 있어서, 예를 들어 2개의 상을 단락시켜 단락회로를 형성하는 경우와 비교하여, 로봇암(20)의 관절축(JT3)보다 선단측의 부분이, 매끄럽게 천천히 낙하방향으로 회동한다. 이로 인해, 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)를 더욱 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

도 4는, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 제2 양태의 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1 제어회로(92)가, 다이나믹 브레이크를 작용시킬 때, 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성하는 상태와 형성하지 않는 상태를 펄스 형상으로 전환 가능하다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)는, 다이나믹 브레이크에 의한 제동력의 크기를 조절하는 것이 가능해진다.

도 5는, 본 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 제3 양태의 제어를 실행했을 때의 개략적인 타임차트이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60)의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때뿐만 아니라, 상기 제1 제어회로(92)가 교류전원(110)에서 교류전력을 공급하여 작동하기 시작하는 초기상태(도 5에 있어서 시간(t₀))에 있어서도 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것이 가능하다.

이로 인해, 교류전원(110)에서 교류전력을 공급하여 로봇(10)이 작동하기 시작했을 때, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)의 코일이 무자기화 상태에서 자기화 상태로 전환되어, 상기 무여자 작동형 전자 브레이크(36)가 작동하지 않게 되었을 때 (도 5에 있어서 시간(t_0-2) 이후), 로봇암(20)이 낙하방향으로 회동해버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 로봇(10)이 로봇암(20)의 동작을 제어하기 위해 가스 밸런서(도시하지 않음)를 구비하고 있는 경우로 상기 가스 밸런서 내에 충분한 양의 가스가 충전되어 있지 않은 경우여도 로봇암(20)이 낙하방향으로 회동해버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 교류전원(110)에서 교류전력을 공급하여 로봇(10)이 작동하기 시작했을 때로 한정되지 않고, 로봇(10)이 작동하고 있는 도중이어도, 상기한 바와 같이, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)가 정상적으로 작동하지 않는 경우, 그것을 각종 센서에 의해 검출하여 전동모터용의 제어장치(50)로 송신함으로써, 동일한 방법으로 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시킴으로써, 로봇암(20)이 낙하방향으로 회동해버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

(전동모터의 제어방법)

이어서, 본 발명의 실시예에 따른 전동모터의 제어방법의 일례에 대해서 설명한다. 또한, 여기에서는, 상기 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치(50)를 구비하는 로봇(10)이 미리 준비되어 있으며, 그 후, 본 발명의 실시예에 따른 전동모터의 제어방법이 상기에서 설명한 전동모터용의 제어장치(50)를 이용하여 행해지는 경우에 대해서, 주로 도 4~6에 근거하여 설명한다.

우선, 도 6에 근거하여, 본 실시예에 따른 전동모터의 제어방법 중, 상기 실시예에서 설명한 제1 제어회로(92)에 의해 실행되는 스텝에 대해서 서술한다. 도 6은, 상기 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 구비하는 제1 제어회로에 의해 실행되는 처리를 나타내는 플로우차트이다.

제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60)에 대해 직류전력을 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하는지 아닌지를 판정한다(도 6에 있어서 스텝 S1-1).

그리고, 제1 제어회로(92)는, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지했을 때(도 6의 스텝 S1-1에서 'YES'), 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시한다(도 6에있어서 스텝 S1-2).

한편, 제1 제어회로(92)는, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지했을 때(도 6의 스텝 S1-1에서 'NO'), 제1 전압검출회로(76)에서 검출된 전압치(V_A)가 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되는지 아닌지를 판정한다(도 6에 있어서 스텝 S1-3).

그리고, 제1 제어회로(92)는, 상기 전압치(V_A)가 상기 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때(도 6의 스텝 S1-3에서 'YES'), 인버터회로(60)에 의해 전동모터(32)를 서보제어한다 (도 6에 있어서 스텝 S1-4(제1 스텝)).

한편, 제1 제어회로(92)는, 상기 전압치(V_A)가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때(도 6의 스텝 S1-3에서 'NO'), 인버터회로(60) 내에서 단락회로를 형성함으로써, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시킨다(도 6에 있어서 스텝 S1-5(제2 스텝)).

다음으로, 도 7에 근거하여, 본 실시예에 따른 전동모터의 제어방법 중, 상기 실시예에서 설명한 제2 제어회로(94)에 의해 실행되는 스텝에 대해서 서술한다. 도 7은, 상기 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 구비하는 제2 제어회로에 의해 실행되는 처리를 나타내는 플로우차트이다.

제2 제어회로(94)는, 인버터회로(60)에 대해 직류전력을 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지했는지 아닌지를 판정한다(도 7에 있어서 스텝 S2-1).

그리고, 제2 제어회로(94)는, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지했을 때(도 7의 스텝 S2-1에서 'YES'), 무여자 작동형 전자 브레이크(36)에 의해 전동모터(32)를 제동하기 위한 제어를 개시한다(도 7에 있어서 스텝 S2-2).

한편, 제2 제어회로(94)는, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것이 검지되지 못했을 때(도 7의 스텝 S2-1에서 'NO'), 스텝 S2-1로 돌아와 처리를 반복한다.

마지막으로, 도 8에 근거하여, 본 실시예에 따른 전동모터의 제어방법 중, 상기 실시예에서 설명한 제3 제어회로(96)에 의해 실행되는 스텝에 대해서 서술한다. 도 8은, 상기 실시예에 따른 전동모터용의 제어장치가 구비하는 제3 제어회로에 의해 실행되는 처리를 나타내는 플로우차트이다.

먼저, 제3 제어회로(96)는, 상기 제1 및 상기 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여 이상이 발생했는지 아닌지를 판정한다(도 8에 있어서 스텝 S3-1).

그리고, 제3 제어회로(96)는, 상기 제1 및 상기 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여 이상을 검지했을 때(도 8의 스텝 S3-1에서 'YES'), 교류전원(110)에서 제1 변환회로(72)에 대해 교류전력을 공급하는지 아닌지를 전환하기 위한 스위치회로(80)를 OFF로 한다(도 8에 있어서 스텝 S3-2).

한편, 제3 제어회로(96)는, 상기 제1 및 상기 제2 상태 데이터 중 적어도 어느 하나에 근거하여 이상을 검지하지 못했을 때(도 8의 스텝 S3-1에서 'NO'), 스텝 S3-1로 돌아와 처리를 반복한다.

또한, 도 6에 근거하여 설명한 제1 제어회로(92)에 의해 실행되는 스텝, 도 7에 근거하여 설명한 제2 제어회로(94)에 의해 실행되는 스텝, 및 도 8에 근거하여 설명한 제3 제어회로(96)에 의해 실행되는 스텝은, 각각, 서로 병행하여 행해지는 것이 바람직하다.

(변형예)

상기 설명으로부터, 당업자에게는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시 형태가 분명할 것이다. 따라서, 상기 설명은 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

상기 실시예에서는, 로봇암(20)이 중력의 영향을 받음으로써 전동모터(32)의 회전축(33)이 회전할 수 있도록 구성되는 경우를 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 로봇암(20)이 중력 이외의 외력(예를 들어, 작업자의 입력 등)을 받음으로써 전동모터(32)의 회전축(33)이 회전할 수 있도록 구성되어도 좋다.

상기 실시예에서는, 전동모터용의 제어장치(50)가, 로봇(10)의 관절축(JT1~JT6) 각각을 구동하기 위한 전동모터(32)의 동작을 제어하기 위해 설치되는 경우를 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 전동모터용의 제어장치(50)는, 로봇(10) 이외의 장치(예를 들어, 작업현장에서 이용되는 드릴을 구동하기 위한 구동장치 등) 내에 있어서, 회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위해 설치되어도 좋다.

상기 실시예에서는, 인버터회로(60)가 암으로서 IGBT(62a~62f)(절연게이트형 바이폴라 트랜지스터)를 가지는 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 인버터회로(60)가 암으로서 FET(Field Effect Transistor, 전계 효과 트랜지스터)를 가져도 좋으며, 다른 트랜지스터를 가져도 좋고, 또는, 그 외의 스위칭 소자를 가져도 좋다.

상기 실시예에서는, 제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60) 내에서 IGBT(62a~62c)(3개의 상측 암)를 OFF로 하고, IGBT(62d~62f)(3개의 하측 암)를 ON으로 함으로써, 전동모터(32)(삼상교류모터)의 3개의 상 전체를 단락시켜 단락회로를 형성하는 경우를 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60) 내에서 IGBT(62a~62c)를 ON으로 하고, IGBT(62d~62f)를 OFF로 함으로써, 전동모터(32)의 3개의 상 전체를 단락시켜 단락회로를 형성해도 좋다.

나아가서는, 제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60) 내에서 IGBT(62a~62c)(3개의 상측 암)으로 이루어진 제1 군, 및 IGBT(62d~62f)(3개의 하측 암)로 이루어진 제2 군 중 어느 한쪽의 군의 3개의 암 전체를 ON으로 하고, 어느 다른 한쪽의 군의 3개의 암 전체를 OFF로 함으로써, 전동모터(30)(삼상교류모터)의 3개의 상 전체를 단락시켜도 좋다.

이로 인해, 예를 들어, 전동모터(32)(삼상교류모터)의 2개의 상을 단락시켜 상기 단락회로를 형성하는 경우와 비교하여, 로봇암(20)의 관절축(JT3)보다 선단측의 부분이, 매끄럽게 천천히 낙하방향으로 회동한다. 그 결과, 전동모터용의 제어장치(50)는, 전동모터(32)를 더욱 확실하게 제동하는 것이 가능해진다.

혹은, 제1 제어회로(92)는, 예를 들어, 인버터회로(60) 내에서 IGBT62a, 62b, 62f를 ON으로 하고, IGBT62c, 62d, 62e를 OFF로 함으로써, 전동모터(32)(삼상교류모터)의 3개의 상 전체를 단락시켜 단락회로를 형성해도 좋다.

나아가서는, 제1 제어회로(92)는, 인버터회로(60) 내에서 IGBT(62a~62c)(3개의 상측 암)으로 이루어진 제1 군, 및 IGBT(62d~62f)(3개의 하측 암)으로 이루어진 제2 군 중 어느 한쪽의 군의 2개의 IGBT를 ON으로 하고, 상기 2개의 IGBT와는 다른 상에 속하는 상기 어느 다른 한쪽의 군의 1개의 IGBT를 ON 또는 OFF로 하고, 나머지 3개의 IGBT 전체를 OFF로 함으로써, 전동모터(32)(삼상교류모터)의 2개의 상을 단락시켜 상기 단락회로를 형성해도 좋다.

상기 실시예에서는, 전동모터용의 제어장치(50)가 교류전원(110)에서 교류전력을 공급하는 경우를 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 전동모터용의 제어장치(50)가 직류전원에서 직류전력을 공급해도 좋다. 이와 같은 경우, 제1 변환회로(72)가 컨버터회로(73)를 가지지 않아도 좋고, 혹은, 제1 변환회로(72) 자체를 설치하지 않아도 좋다.

상기 실시예에서는, 전동모터용의 제어장치(50)가, 삼상교류모터인 전동모터(32)의 동작을 제어하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 전동모터용의 제어장치(50)는, 단상 교류모터의 동작을 제어해도 좋고, 또는, 그 외의 전동모터의 동작을 제어해도 좋다. 또한, 이와 같은 경우, 인버터회로(60) 및 그 외의 구성이, 전동모터의 구성에 적합하도록 변경될 필요가 있다.

상기 실시예에서는, 전동모터용의 제어장치(50)가, 로봇제어장치(40)의 일부로서 구성되는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 전동모터용의 제어장치(50)는, 로봇제어장치(40)와는 별개로 설치되어도 좋다.

상기 실시예에서는, 스위치회로(80)가 릴레이 회로로서 구성되는 경우를 설명했다. 그러나, 이와 같은 경우에 한정되지 않고, 스위치회로(80)는, 다이오드, FET, IGBT, 또는 그 외의 스위칭 소자로서 구성되어도 좋다.

상기 실시예에서는, 로봇(10)이, 스스로의 상태를 나타내는 제1 상태 데이터를 취득하기 위한 제1 센서(120a)와, 로봇(10)에 의해 작업되는 워크(W)의 상태를 나타내는 제2 상태 데이터를 취득하기 위한 제2 센서(120b)를 구비하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이와 같은 경우에 한정되지 않고, 로봇(10)이, 제1 센서(120a) 및 제2 센서(120b)의 어느 하나를 구비해도 좋다. 이와 같은 경우, 전동모터용의 제어장치(50)는, 상기 제1 상태 데이터 및 상기 제2 상태 데이터의 어느 하나에 근거하여, 이상이 발생했는지 아닌지를 판정해도 좋다.

또한, 로봇(10)이, 제1 센서(120a) 및 제2 센서(120b)의 양쪽을 구비하지 않아도 좋다. 이와 같은 경우, 전동모터용의 제어장치(50)는, 예를 들어, 상기에서 설명한 로봇(10)을 비상정지 또는 보호정지시키는 요인에 의해, 상기한 바와 같이, 전동모터(32)에 다이나믹 브레이크를 작용시키거나, 전동모터(32)를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시하거나, 전동모터(32)에 무여자 작동형 전자 브레이크(36)를 작용시켜도 좋다.

상기 실시예에서는, 제2 전압검출회로(78)가, 제1 변환회로(72)(변환회로)의 입력단자간의 전압치(V_B)를 검출하고, 검출한 전압치(V_B)를 제2 제어회로(94)로 출력하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 제2 전압검출회로(78)는, 교류전원(110)의 출력단자간의 전압치를 검출하고, 검출한 상기 전압치를 제2 제어회로(94)로 출력해도 좋다. 그리고, 제2 제어회로(94)는, 상기 전압치가 소정의 정상적인 범위 외로 된 것에 근거하여, 인버터회로(60)에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 무여자 작동형 전자 브레이크(36)에 의해 전동모터(32)를 제동하기 위한 제어를 개시해도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는, 전동모터용의 제어장치(50)가 도 2의 회로구성을 구비하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 이 경우에 한정되지 않고, 예를 들어, 작업자가 만질 가능성이 있는 또는 작업자가 만지는 것을 전제로 한 구성요소(예를 들어, 티치 펜던트 등)에 제어회로(90)의 일부를 설치하는 경우, 절연계의 변환회로를 설치하여 상기 절연계의 변환회로에서 전력의 양태를 변환하고 나서 상기 구성요소로 전력을 공급해도 좋다. 이로 인해, 작업자의 안전을 보호하는 것이 가능해진다.

10: 로봇
11: 기대
20: 로봇암
30: 링크
32: 전동모터
33: 회전축
34: 인코더
36: 무여자 작동형 전자 브레이크
40: 로봇제어장치
50: 전동모터용의 제어장치
60: 인버터회로
62: IGBT
64: 환류 다이오드
70: 콘덴서
72: 제1 변환회로
73: 컨버터회로
74: 제2 변환회로
80: 스위치회로
82: 스위치
84: 코일
90: 제어회로
92: 제1 제어회로
94: 제2 제어회로
96: 제3 제어회로
110: 교류전원
120a: 제1 센서
120b: 제2 센서
JT: 관절축
W: 워크

Claims

회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위한 제어장치로서,
직류전력을 교류전력으로 변환하도록 구성되고, 변환한 상기 교류전력을 상기 전동모터로 출력하기 위한 인버터회로와,
상기 인버터회로를 제어하기 위한 제1 제어회로와,
상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치를 검출하고, 상기 입력단자간의 전압치를 상기 제1 제어회로로 출력하기 위한 제1 전압검출회로를 구비하고,
상기 제1 제어회로는,
상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로에 의해 상기 전동모터를 서보제어하고, 또한,
상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 상기 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출되었을 때 또는 상기 이상이 예측될 때, 상기 전동모터를 감속정지시키기 위한 서보제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서
상기 전동모터는, 상기 다이나믹 브레이크뿐만 아니라 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해서도 제동되고,
상기 무여자 작동형 전자 브레이크의 동작을 제어하기 위한 제2 제어회로를 더 구비하고,
상기 제2 제어회로는, 상기 인버터회로에 대해 직류전력을 정상적으로 공급할 수 없는 이상이 검출되었을 때 또는 상기 이상이 예측될 때, 상기 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해 상기 전동모터를 제동하기 위한 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제3항에 있어서,
전원에서 공급되는 전력의 양태를 변환하도록 구성되고, 변환한 상기 전력을 상기 인버터회로로 출력하기 위한 변환회로와,
상기 전원의 출력단자간의 전압치, 또는 상기 변환회로의 입력단자간의 전압치를 검출하고, 검출한 상기 전압치를 상기 제2 제어회로로 출력하기 위한 제2 전압검출회로를 더 구비하고,
상기 제2 제어회로는, 상기 제2 전압검출회로에서 검출된 상기 전압치가 소정의 정상적인 범위 외로 된 것에 근거하여, 상기 이상이 검출된 것 또는 상기 이상이 예측되는 것을 검지하여, 상기 무여자 작동형 전자 브레이크에 의해 상기 전동모터를 제동하기 위한 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제4항에 있어서,
상기 전원은 교류전원이고,
상기 변환회로는, 상기 교류전원에서 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환하도록 구성된 컨버터회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 변환회로와 상기 인버터회로와의 사이에서, 상기 변환회로 및 상기 인버터회로에 대해 병렬로 접속되는 콘덴서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동모터는, 삼상교류모터로서 구성되고,
상기 인버터회로는, 3개의 상을 가지는 삼상 인버터로서 구성되고,
상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로 내에서 3개의 상측 암으로 이루어지는 제1 군, 및 3개의 하측 암으로 이루어지는 제2 군 중 어느 한쪽의 군의 3개의 암 전체를 ON으로 하고, 어느 다른 한쪽의 군의 3개의 암 전체를 OFF로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 3개의 상 전체를 단락시키거나, 또는, 상기 어느 한쪽의 군의 2개의 암을 ON으로 하고, 상기 2개의 암과는 다른 상에 속하는 상기 어느 다른 한쪽의 군의 1개의 암을 ON 또는 OFF로 하고, 나머지 3개의 암 전체를 OFF로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 2개의 상을 단락시켜 상기 단락회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로 내에서 3개의 상측 암을 OFF로 하고, 3개의 하측 암을 ON으로 함으로써, 상기 삼상교류모터의 3개의 상 전체를 단락시켜 상기 단락회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 제어회로는, 상기 다이나믹 브레이크를 작용시킬 때, 상기 인버터회로 내에서 상기 단락회로를 형성하는 상태와 형성하지 않는 상태를 펄스 형상으로 전환 가능해도 좋은 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서
상기 제1 제어회로는, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때뿐만 아니라, 상기 제1 제어회로가 전원으로부터 전력을 공급시켜 작동하기 시작하는 초기상태에 있어도 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 상기 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 것을 특징으로 하는 전동모터용의 제어장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나에 기재된 전동모터용의 제어장치와,
상기 전동모터용의 제어장치에 의해 동작을 제어시키는 전동모터와,
상기 전동모터에 의해 구동하는 관절축을 가지는 로봇암을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제11항에 있어서,
상기 외력이 중력이며, 상기 로봇암이 중력의 영향을 받음으로써 상기 전동모터의 회전축이 회전할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇.
회전축이 외력의 영향으로 회전할 수 있는 전동모터의 동작을 제어하기 위한 제어방법으로서,
직류전력을 교류전력으로 변환하도록 구성되고, 변환한 상기 교류전력을 상기 전동모터로 출력하기 위한 인버터회로와, 상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치를 검출하기 위한 제1 전압검출회로가 미리 준비되어 있으며,
상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 전동모터를 서보제어하기 위해 필요한 소정의 전압치 이상인 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로에 의해 상기 전동모터를 서보제어하는 제1 스텝과,
상기 인버터회로의 전력공급용 입력단자간의 전압치가 상기 소정의 전압치보다 작아진 것이 검출되었을 때, 상기 인버터회로 내에서 단락회로를 형성함으로써, 상기 전동모터에 다이나믹 브레이크를 작용시키는 제2 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동모터의 제어방법.