TWM450911U - 雙電機之控制裝置 - Google Patents

Description

雙電機之控制裝置

本創作係為一種雙電機之控制裝置，尤指一種兼具可進行同步與非同步控制、以感測負載電流值為依據調變控制訊號之雙電機之控制裝置。

傳統自動控制加工機之控制裝置基本上包括一供電裝置、一運動軸卡、一中央處理單元、一可程式邏輯控制裝置及一傳輸介面。且主要以該運動軸卡及該中央處理單元相互配合而對一驅動器輸出一控制指令，再由該驅動器依據該控制指令驅動一電機裝置(包括正轉與反轉)，進而由電機裝置之輸出部進行傳動(承載)作業(至此為公知技術，恕不贅述)。

而傳統自動控制加工機之控制裝置的缺點在於一運動軸卡配合一中央處理單元輸出之單一控制指令僅能控制單一驅動器，但現今相當多的應用系統需以多個電機裝置(例如雙棟柱雙螺桿傳動裝置)配合方可達成應用系統之動作。

雖然可以複數個運動軸卡相對應複數個中央處理單元分別輸出複數個控制指令，而控制複數個電機裝置，但是，成本相當高，極不符合產業利用性，且多組控制指令亦極耗費運算時間。

故，如何設計一符合產業利用性的雙電機之控制裝置，即是相關業界開發之首要。

本創作之主要目的係在於提供一種雙電機之控制裝置，其達到可進行同步與非同步控制、以感測負載電流值為依據調變控制訊號等功能。

為達上述技術，本創作係提供一種雙電機之控制裝置，係包括：一第一電機裝置，係設一第一輸出部，用以進行承載作業；一第二電機裝置，係設一第二輸出部，用以與該第一輸出部共同進行承載作業；一控制裝置，係設有：一第一驅動器，係用以輸出一第一控制訊號，而驅動該第一電機裝置於其工作週期內進行承載作業；一第一感測部，係連結並用以感測該第一驅動器之第一負載電流值，且傳送出去；一第二驅動器，係用以輸出一第二控制訊號，而驅動該第二電機裝置於其工作週期內進行承載作業；一第二感測部，係連結並用以感測該第二驅動器之第二負載電流值，且傳送出去；一驅動器控制系統，係連結並擷取該第一、該第二驅動器傳出之該第一、該第二負載電流值，並依該第一、該第二負載電流值之變化，對該第一、該第二控制訊號的至少其中之一進行調變，而達到控制該第一、該第二電機裝置於同步承載與 非同步承載間進行變換之裝置。

本創作之上述目的及優點，皆可從下列實施例之說明與圖示瞭解，並以下列實施例並配合圖式說明本創作如后：

參閱第一圖，本創作係為一雙電機之控制裝置，其包括：一第一電機裝置10，係設一第一輸出部11，用以進行承載作業；一第二電機裝置20，係設一第二輸出部21，用以與該第一輸出部11共同進行承載作業；一控制裝置30，係設有：一第一驅動器31，係用以輸出一第一控制訊號311，而驅動該第一電機裝置10於其工作週期內進行承載作業；一第一感測部32，係連結並用以感測該第一驅動器31之第一負載電流值I1，且傳送出去；一第二驅動器33，係用以輸出一第二控制訊號331，而驅動該第二電機裝置20於其工作週期內進行承載作業；一第二感測部34，係連結並用以感測該第二驅動器33之第二負載電流值I2，且傳送出去；一驅動器控制系統35，係連結並擷取該第一、該第二驅動器31與33傳出之該第一、該第二負載電流值I1與I 2，並依該第一、該第二負載電流值I1與I2之變化，對該第一、該第二控制訊號311與331的至少其中之一進行調變，而達到控制該第一、該第二電機裝置10與20於同步承載與非同步承載間進行變換之裝置。

於本創作之應用例中，該第一電機裝置10可為伺服馬達與步進馬達的其中之一種。

該第一輸出部11可為齒輪、排齒、蝸桿的其中之一種。

該第二電機裝置20可為伺服馬達與步進馬達的其中之一種。

該第二輸出部21可為齒輪、排齒、蝸桿的其中之一種，並與該第一輸出部11於共同承載作業中承載一被承載件90而與其相對移動。

該被承載件90可為排齒、齒輪、蝸輪的其中之一種。

就實際應用領域而言，該被承載件90、該第一輸出部11與該第二輸出部21係可直接應用於雙棟柱雙螺桿裝置。

該驅動器控制系統35係用以接收自動控制加工機之控制裝置發出之單一控制指令(此部分為公知技術，恕不贅述)，而同時控制/調變該第一、該第二驅動器31與33分別輸出該第一、該第二控制訊號311與331。同理，亦可同時控制/調變複數個(例如3、4、5．．．，N個)驅動器分別輸出控制訊號。

本創作又包括： 一第一位置檢測裝置36，可為編碼器、光學尺(圖面未示)的其中之一種，係設於該第一電機裝置10上(參閱第二圖，亦可設於該第一輸出部11上)，用以對該驅動器控制系統35傳送一第一位置感測訊號361，其代表該第一輸出部11(亦即該第一電機裝置10)之轉動角度(或移動位置)。

一第二位置檢測裝置37，可為編碼器、光學尺(圖面未示)的其中之一種，係設於該第二電機裝置20上(參閱第二圖，亦可設於該第二輸出部21上)，用以對該驅動器控制系統35傳送一第二位置感測訊號371，其代表該第二輸出部21(亦即該第二電機裝置20)之轉動角度(或移動位置)。

一第三位置檢測裝置38，可為編碼器、光學尺(圖面未示)的其中之一種，係設於該被承載件90上，用以對該驅動器控制系統35傳送一第三位置感測訊號381，其代表該被承載件90之轉動角度(或移動位置)。

藉此，該驅動器控制系統35係可由該第一、該三位置感測訊號361與381，檢測該第一輸出部11與該被承載件90間之相對移動位置(也可以講是角度，此為公知技術)；且由該第二、該第三位置感測訊號371與381，檢測該第二輸出部12與該被承載件90間之相對移動位置(也可以講是角度，此為公知技術)。

本創作之控制方式可如下所述：啟動該第一、該第二電機裝置10與20，並透過該第 一、該第二驅動器31與33，控制本創作進行以下三種動作模式：

[A]非同步承載模式：當該第一、該第二感測部32與34分別於該第一、該第二驅動器31與33之第一工作週期T1(例如為第2分至第4分的時間)擷取該第一、該第二負載電流值I1(如第三圖之第一線段L1)與I2(如第四圖之第二線段L2)，其皆大約為3A(此時包括該第一、該第二電機裝置10與20同向轉動與反向轉動)，則該驅動器控制系統35可判別該被承載件90呈卡死狀態(此為舉例，可依實際應用領域而跟著設定不同的判別結果)，並對該第一、該第二控制訊號311與331的至少其中之一進行調變(例如提高或增大，當然，也可以是一增一減，全依實際使用需求而變化。)，而控制該第一、該第二電機裝置10與20呈非同步承載，達到使該被承載件90由卡死狀態變成可被推動(承載)狀態。

[B]同步承載模式：當該第一、該第二感測部32與34分別於該第一、該第二驅動器31與33之第二工作週期T2(例如為第6分至第8分的時間)擷取該第一、該第二負載電流值I1(如第三圖之第一線段L3)與I2(如第四圖之第二線段L4)，此時該第一負載電流值I1大約為1．5A，但該第二負載電流值I2大約為2．8A(假設尚於誤差值範圍內，判別為正常)，此時該第一電機裝置10之第一負載電流 值I1較低(在此以大約2A為標準值)，可能造成共同承載動作不順(例如呈非同步承載)，則該驅動器控制系統35對該第一、該第二控制訊號311與331的至少其中之一進行調變(例如提高或降低，全依實際使用需求而變化。)。據以提高(或降低，本創作係舉例說明，並依實際使用設定而變化)該第一電機裝置10之增益值，使該第一、該第二電機裝置10與20可呈同步承載。

前述之非同步承載問題，亦可能於齒輪產生背隙時發生，故可依此調變裝置達到零背隙調變效果。

而不論是非同步承載與同步承載，其調變範圍均可隨設備之安規而設定閥值。

[C]品管模式：本創作進一步可以於複數個不同的工作週期(當然也可以是一個工作時間點，而不是一個工作週期範圍)，擷取該第一、該第二負載電流值I1與I2，而可對該第一電機裝置10、該第二電機裝置20與該被承載件90的其中之一進行品管檢測。

綜上所述，本創作係產生以下之優點：

〔1〕可進行同步與非同步控制。本創作係分別對該第一、該第二驅動器擷取其負載電流值，用兩個負載電流值判別兩個電機裝置之運轉狀況，進而依同步或非同步承載之需求，對該第一、該第二控制訊號的至少其中之一進行調變，即可達成同步與非同步控制。

〔2〕單一控制指令可控制複數驅動器故成本低。本創作之驅動器控制系統係接收自動控制加工機之控制裝置發出之單一控制指令，即可同時控制/調變該第一、該第二驅動器分別輸出該第一、該第二控制訊號，不需兩個自動控制加工機之控制裝置(成本高)發出兩個控制指令進行控制，故成本低，且單一指令運算速度快。

10‧‧‧第一電機裝置

11‧‧‧第一輸出部

20‧‧‧第二電機裝置

21‧‧‧第二輸出部

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧第一驅動器

311‧‧‧第一控制訊號

32‧‧‧第一感測部

33‧‧‧第二驅動器

331‧‧‧第二控制訊號

34‧‧‧第二感測部

35‧‧‧驅動器控制系統

36‧‧‧第一位置檢測裝置

361‧‧‧第一位置感測訊號

37‧‧‧第二位置檢測裝置

371‧‧‧第二位置感測訊號

38‧‧‧第三位置檢測裝置

381‧‧‧第三位置感測訊號

90‧‧‧被承載件

I1‧‧‧第一負載電流值

I2‧‧‧第二負載電流值

T1‧‧‧第一工作週期

T2‧‧‧第二工作週期

L1‧‧‧第一線段

L2‧‧‧第二線段

L3‧‧‧第一線段

L4‧‧‧第二線段

第一圖係本創作之示意圖

第二圖係第一圖之部分結構之其他應用例之示意圖

第三圖係本創作之第一驅動器之負載電流值之曲線圖

第四圖係本創作之第二驅動器之負載電流值之曲線圖

10‧‧‧第一電機裝置

11‧‧‧第一輸出部

20‧‧‧第二電機裝置

21‧‧‧第二輸出部

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧第一驅動器

311‧‧‧第一控制訊號

32‧‧‧第一感測部

33‧‧‧第二驅動器

331‧‧‧第二控制訊號

34‧‧‧第二感測部

35‧‧‧驅動器控制系統

36‧‧‧第一位置檢測裝置

361‧‧‧第一位置感測訊號

37‧‧‧第二位置檢測裝置

371‧‧‧第二位置感測訊號

38‧‧‧第三位置檢測裝置

381‧‧‧第三位置感測訊號

90‧‧‧被承載件

I1‧‧‧第一負載電流值

I2‧‧‧第二負載電流值

Claims (5)

1. 一種雙電機之控制裝置，係包括：一第一電機裝置，係設一第一輸出部，用以進行承載作業；一第二電機裝置，係設一第二輸出部，用以與該第一輸出部共同進行承載作業；一控制裝置，係設有：一第一驅動器，係用以輸出一第一控制訊號，而驅動該第一電機裝置於其工作週期內進行承載作業；一第一感測部，係連結並用以感測該第一驅動器之第一負載電流值，且傳送出去；一第二驅動器，係用以輸出一第二控制訊號，而驅動該第二電機裝置於其工作週期內進行承載作業；一第二感測部，係連結並用以感測該第二驅動器之第二負載電流值，且傳送出去；一驅動器控制系統，係連結並擷取該第一、該第二驅動器傳出之該第一、該第二負載電流值，並依該第一、該第二負載電流值之變化，對該第一、該第二控制訊號的至少其中之一進行調變，而達到控制該第一、該第二電機裝置於同步承載與非同步承載間進行變換之裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙電機之控制裝置，其中：該第一電機裝置係為伺服馬達與步進馬達的其中之一 種；該第一輸出部係為齒輪、排齒、蝸桿的其中之一種；該第二電機裝置係為伺服馬達與步進馬達的其中之一種；該第二輸出部係為齒輪、排齒、蝸桿的其中之一種，並與該第一輸出部於共同承載作業中承載一被承載件而與其相對移動；該被承載件係為排齒、齒輪、蝸輪的其中之一種。
3. 如申請專利範圍第2項所述之雙電機之控制裝置，其中，該被承載件、該第一輸出部與該第二輸出部係為雙棟柱雙螺桿裝置。
4. 如申請專利範圍第2項所述之雙電機之控制裝置，其又包括：一第一位置檢測裝置，係為編碼器、光學尺的其中之一種，並設於該第一電機裝置，用以對該驅動器控制系統傳送一第一位置感測訊號，其代表該第一輸出部之轉動角度；一第二位置檢測裝置，係為編碼器、光學尺的其中之一種，並設於該第二電機裝置，用以對該驅動器控制系統傳送一第二位置感測訊號，其代表該第二輸出部之轉動角度；一第三位置檢測裝置，係為編碼器、光學尺的其中之 一種，並設於該被承載件上，用以對該驅動器控制系統傳送一第三位置感測訊號，其代表該被承載件之轉動角度；藉此，該驅動器控制系統係可由該第一、該三位置感測訊號，檢測該第一輸出部與該被承載件間之相對移動位置；且由該第二、該第三位置感測訊號，檢測該第二輸出部與該被承載件間之相對移動位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雙電機之控制裝置，其中，該驅動器控制系統係用以接收自動控制加工機之控制裝置發出之單一控制指令，而同時控制/調變該第一、該第二驅動器分別輸出該第一、該第二控制訊號。