專利名稱：伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電源電壓下降時(shí)及電源電壓恢復(fù)時(shí)的伺服電動(dòng) 機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有技術(shù)的示例，有日本專利申請(qǐng)公開號(hào)特開平io —124308號(hào)記載的技術(shù)(專利文獻(xiàn)l)。關(guān)于現(xiàn)有的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置中的電源電壓下降時(shí)的控制 方法，記載了下述技術(shù)在通過安裝在各關(guān)節(jié)上的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī) 器人主體各關(guān)節(jié)的裝置中，在從商用電源供給的作為伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 裝置電源的直流電源部的輸出電壓下降到小于或等于規(guī)定值時(shí)，輸出 異常信號(hào)，使伺服電動(dòng)機(jī)停止，通過保持此時(shí)的伺服電動(dòng)機(jī)的停止位 置，即使電源電壓瞬間地停電以及異常下降時(shí)，也能根據(jù)來自脈沖編 碼器的信號(hào)，正確地識(shí)別各關(guān)節(jié)位置。專利文獻(xiàn)l:日本專利申請(qǐng)公開號(hào)特開平2-76697號(hào) 發(fā)明內(nèi)容在根據(jù)從作為控制器的定位裝置等輸出的指令脈沖數(shù)進(jìn)行電動(dòng) 機(jī)控制的現(xiàn)有伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置中，在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源電壓 (以下，稱為母線電壓)下降時(shí)，如果小于或等于預(yù)先設(shè)定的電壓則 輸出異常信號(hào)，立即停止電動(dòng)機(jī)控制，因此因不同的機(jī)械會(huì)產(chǎn)生下述問題在規(guī)定的停止位置以外停止，會(huì)產(chǎn)生使機(jī)械受到損傷，使加工 中的工件受到損傷等危害。并且，由于母線電壓降低，隨著機(jī)械負(fù)載的不同，可能會(huì)出現(xiàn) 不能向電動(dòng)機(jī)提供規(guī)定的電壓，因此無法追蹤從控制器發(fā)出的指令 值，指令值和電動(dòng)機(jī)位置間的偏差(以下，稱為滯留脈沖)變大的情況。
為了保護(hù)機(jī)械裝置，規(guī)定了滯留脈沖的上限，超過該偏差量的情況下， 有時(shí)候會(huì)輸出異常信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉，停止伺服控制。并且，在雖然電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生瞬時(shí)的電源電壓降低，但在由 于滯留脈沖增大等發(fā)出異常信號(hào)而使得電動(dòng)機(jī)停止之前電源電壓恢 復(fù)的情況下，存在滯留脈沖在短時(shí)間趨向于零，因此電動(dòng)機(jī)急速加速 的情況。這種情況下，因?yàn)樗矔r(shí)流過過大的電動(dòng)機(jī)電流，因此存在對(duì) 機(jī)械裝置側(cè)施加過大的負(fù)擔(dān)的問題。對(duì)于這些問題，特別是在半導(dǎo)體制造工廠中，對(duì)于因?yàn)镾EMI-F47標(biāo)準(zhǔn)這種，由設(shè)備的故障及負(fù)載變化造成的電源電壓下降， 設(shè)定了不中斷而必須維持裝置動(dòng)作的時(shí)間，為了滿足該標(biāo)準(zhǔn)，需要通 過在外部連接電容單元和不間斷電源裝置(UPS)等，確保對(duì)瞬時(shí)停 電等瞬時(shí)的電源電壓下降的耐受度。本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，得到一種 伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其可以通過根據(jù)母線電壓進(jìn)行母線電壓降低 時(shí)的伺服電動(dòng)機(jī)控制，以使得向伺服電動(dòng)機(jī)施加的負(fù)載減小，并且根 據(jù)機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、電動(dòng)機(jī)負(fù)載，進(jìn)一步確保瞬時(shí)停電耐受度、 對(duì)瞬時(shí)電壓下降的耐受度，并且能實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置的負(fù)擔(dān)減輕和控制性 能的穩(wěn)定化。本發(fā)明具有母線電壓檢測(cè)單元，其測(cè)量由交流電源經(jīng)整流及 平滑化而成為直流電壓的母線電壓，并輸出母線電壓信號(hào)；電流檢測(cè) 單元，其檢測(cè)流過伺服電動(dòng)機(jī)的電流，并輸出電流值信號(hào)；控制單元， 其根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)、位置指令、所述母線電壓信號(hào)以及所述電 流值信號(hào)，在所述母線電壓小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓的情況下，與所述 母線電壓信號(hào)的母線電壓對(duì)應(yīng)而切換位置控制和速度控制，并輸出控 制信號(hào)，以使得向所述伺服電動(dòng)機(jī)供給的電流減小，所述電動(dòng)機(jī)軸位 置信號(hào)是從與所述伺服電動(dòng)機(jī)安裝在一起的編碼器輸出的、所述伺服 電動(dòng)機(jī)的軸位置信息；驅(qū)動(dòng)控制單元，其基于所述控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng) 電壓；以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其使用所述母線電壓，并且根據(jù)從所述 驅(qū)動(dòng)控制單元輸入的所述驅(qū)動(dòng)電壓，向所述伺服電動(dòng)機(jī)輸出規(guī)定電 流。 發(fā)明的效果因?yàn)楸景l(fā)明具有母線電壓檢測(cè)單元，其測(cè)量由交流電源經(jīng)整流及平滑化而成為直流電壓的母線電壓，并輸出母線電壓信號(hào)；電流 檢測(cè)單元，其檢測(cè)流過伺服電動(dòng)機(jī)的電流，并輸出電流值信號(hào)；控制單元，其根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)、位置指令、所述母線電壓信號(hào)以及 所述電流值信號(hào)，在所述母線電壓小于第l設(shè)定基準(zhǔn)電壓的情況下， 與所述母線電壓信號(hào)的母線電壓對(duì)應(yīng)而切換位置控制和速度控制，并 輸出控制信號(hào)，以使得向所述伺服電動(dòng)機(jī)供給的電流減小，所述電動(dòng) 機(jī)軸位置信號(hào)是從與所述伺服電動(dòng)機(jī)安裝在一起的編碼器輸出的、所 述伺服電動(dòng)機(jī)的軸位置信息；驅(qū)動(dòng)控制單元，其基于所述控制信號(hào)輸 出驅(qū)動(dòng)電壓；以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其使用所述母線電壓，并且根據(jù) 從所述驅(qū)動(dòng)控制單元輸入的所述驅(qū)動(dòng)電壓，向所述伺服電動(dòng)機(jī)輸出規(guī) 定電流，因此可以得到一種伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其對(duì)應(yīng)于母線電 壓，將控制切換為母線電壓下降時(shí)的伺服電動(dòng)機(jī)的控制，以減輕向伺 服電動(dòng)機(jī)施加的負(fù)載，并根據(jù)機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、電動(dòng)機(jī)負(fù)載，進(jìn) 一步確保瞬時(shí)停電耐受度和對(duì)瞬時(shí)電壓下降的耐受度，并且可以實(shí)現(xiàn) 向機(jī)械裝置的負(fù)擔(dān)的減輕及控制性能的穩(wěn)定化。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置的構(gòu)成圖。 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置的控制框圖。 圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)的母線電壓下降時(shí)的控制方法的流程圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)控制裝置中的母線電壓下降時(shí)的情況的圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置的構(gòu)成圖。 圖1中，來自交流電源1的交流電壓被整流電路2變換為直流。
從圖示中，作為整流電路2，為了將3相交流電壓變換為直流，使2 個(gè)二極管串聯(lián)作為一組，3組并聯(lián)設(shè)置，但在將單相交流變換成直流 的情況下，也可以以電橋整流電路構(gòu)成，或者在需要相對(duì)于單相交流 電壓為數(shù)倍的電壓的情況下，可以構(gòu)成雙波倍壓整流電路或多級(jí)倍壓 整流電路。平滑用電容3與整流電路2并聯(lián)地配線，使由整流電路2整流 后的直流電壓成為平滑的電壓。并且，平滑用電容3還進(jìn)行蓄電，以 使得即使整流后的直流電壓瞬時(shí)地電壓下降也能應(yīng)對(duì)。另外，被平滑 化后的電壓，以下稱為母線電壓。并且，為了檢測(cè)該母線電壓的電壓 值，具有母線電壓檢測(cè)單元4?；趶尿?qū)動(dòng)控制單元6輸出的驅(qū)動(dòng)電壓而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)電路7，與平滑用電容3并聯(lián)排列。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路7由晶體管7a、 二極管7b構(gòu)成。在實(shí)施例1中，因?yàn)槭撬欧妱?dòng)機(jī)為3相電動(dòng)機(jī)的 情況，因此由3組電橋電路并聯(lián)構(gòu)成。連接在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路7的輸 出側(cè)的3根配線與伺服電動(dòng)機(jī)5的各相連接。伺服電動(dòng)機(jī)5由電動(dòng)機(jī)部5a和檢測(cè)電動(dòng)機(jī)軸位置的編碼器5b 構(gòu)成。由伺服控制器8輸出的與機(jī)械每次進(jìn)給相應(yīng)的指令脈沖或運(yùn)轉(zhuǎn) 模式等位置指令，輸入控制單元9。控制單元9進(jìn)行如下處理，艮P, 根據(jù)位置指令，同時(shí)根據(jù)由母線電壓檢測(cè)單元4輸出的作為母線電壓 的電壓值信息的母線電壓信號(hào)、由伺服電動(dòng)機(jī)5的編碼器5b檢測(cè)并 輸出的作為伺服電動(dòng)機(jī)5的電動(dòng)機(jī)軸位置的電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)、以及 由電流檢測(cè)單元10從驅(qū)動(dòng)電路7和伺服電動(dòng)機(jī)5之間的配線檢測(cè)出 的作為電流值信息的電流值信號(hào)，由位置指令和電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)的 偏差，輸出用于驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)5的控制信號(hào)。從控制單元9輸出的 控制信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)控制單元6。驅(qū)動(dòng)控制單元6基于控制信號(hào)，輸出 與各晶體管7a相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，以使伺服電動(dòng)機(jī)5三相驅(qū)動(dòng)?？刂茊卧?具有比較運(yùn)算部9a，其根據(jù)母線電壓信號(hào)的值判 斷伺服電動(dòng)機(jī)5的控制切換；存儲(chǔ)器9b，其儲(chǔ)存規(guī)定的數(shù)據(jù)；以及 電動(dòng)機(jī)控制部9c，其可以執(zhí)行多個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)5的控制方法。存儲(chǔ)
器9b中具有母線電壓基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部9d，其為了進(jìn)行比較運(yùn)算而存儲(chǔ)多個(gè)母線電壓基準(zhǔn)值；設(shè)定時(shí)間基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部9e，其存儲(chǔ)在規(guī)定 時(shí)間的期間進(jìn)行母線電壓下降時(shí)的電動(dòng)機(jī)控制的設(shè)定時(shí)間基準(zhǔn)值；以 及滯留脈沖基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部9f，其存儲(chǔ)用于設(shè)定母線電壓下降時(shí)的位置指令值和實(shí)際電動(dòng)機(jī)位置間的偏差的上限值等的多個(gè)滯留脈沖基 準(zhǔn)值。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置的控制框圖。 來自伺服電動(dòng)機(jī)控制器8的位置指令輸入至控制部9c內(nèi)。電動(dòng) 機(jī)軸位置信號(hào)由檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)5a的軸位置的編碼器5b輸出并由變 換器9k變換為適合控制部9c的信號(hào)，位置指令與該電動(dòng)機(jī)軸位置信 號(hào)間的偏差，由位置控制器9g乘以規(guī)定的乘數(shù)后，取得其與由變換 器9k變換后的電動(dòng)機(jī)軸速度信號(hào)的差量，成為速度偏差。速度偏差 由速度控制器9h乘以規(guī)定的乘數(shù)，取得其與由電流檢測(cè)單元10檢測(cè) 并由控制器9j變換為適合控制部9c的信號(hào)的電流值之間的偏差，成 為電流偏差。電流偏差由控制器9i進(jìn)行規(guī)定的變換，作為控制信號(hào) 向驅(qū)動(dòng)控制單元6輸出。驅(qū)動(dòng)控制單元6輸出驅(qū)動(dòng)電壓，輸入驅(qū)動(dòng)電 路7。并且，驅(qū)動(dòng)電路7基于驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5的各相供給 規(guī)定的電流，進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)5的控制。此時(shí)，輸入了母線電壓信號(hào)的比較運(yùn)算部9a，與其值對(duì)應(yīng)，向 位置控制器9g或速度控制器9h或控制器9i，進(jìn)行對(duì)其乘數(shù)及變換 式的指示。以下，對(duì)母線電壓下降時(shí)的控制方法進(jìn)行說明。 圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)的母線電壓下降時(shí) 的控制方法的流程圖。對(duì)此，在實(shí)施例1的控制電路9中，與輸入的母線電壓信號(hào)的 母線電壓下降對(duì)應(yīng)，存在多個(gè)用于變更對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5的控制的母線 電壓基準(zhǔn)值，其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器9b中。首先，作為母線電壓基準(zhǔn)值， 可以設(shè)定第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1，其是判斷是否進(jìn)行與通常的位置 控制不同的電動(dòng)機(jī)控制的電壓；第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2，其是判斷是 否停止電動(dòng)機(jī)控制的電壓；以及恢復(fù)基準(zhǔn)電壓VR，其用于判斷在電
源電壓恢復(fù)時(shí)，是否進(jìn)行用于返回通常的電動(dòng)機(jī)控制的加速控制。使用圖3說明實(shí)施例1中的母線電壓下降時(shí)的運(yùn)算部9a的控制 方法。首先，將由母線電壓檢測(cè)單元4檢測(cè)并輸出的母線電壓信號(hào)的 母線電壓與第i設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1進(jìn)行比較(slOO 。如果母線電 壓大于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1，則比較運(yùn)算部9a發(fā)出指示，迸行追 隨位置指令的通常的定位伺服控制運(yùn)轉(zhuǎn)(sl02)，控制部9c基于該 指示，對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)軸的位置控制。如果母線電壓 小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1，則比較運(yùn)算部9a不追隨位置指令，而 是發(fā)出指示，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5以預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行電動(dòng)機(jī)定速 控制(sl03)，控制部9c基于該指示對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行速度控制。在母線電壓小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1的情況下，如果對(duì)伺服 電動(dòng)機(jī)5的控制仍是位置控制，則在偏差變大的情況下，與偏差對(duì)應(yīng) 而向伺服電動(dòng)機(jī)供給的電流變大，會(huì)引起導(dǎo)致母線電壓更加下降的現(xiàn) 象。通常在加速時(shí)向電動(dòng)機(jī)供給的能量瞬時(shí)地與通常時(shí)相比增大至 200 300%的程度。與此相對(duì)，在母線電壓小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓 VS1的情況下，通過將對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5的控制變更為速度控制，伺服 電動(dòng)機(jī)5的定速控制時(shí)的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，可以由向伺服電動(dòng)機(jī)5 施加的負(fù)載和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度自動(dòng)地決定，因此向伺服電動(dòng)機(jī)5供給 的能量大致恒定，可以抑制控制電流的上升，從而可以防止母線電壓 瞬時(shí)地繼續(xù)下降。并且，還有以下效果防止由于母線電壓下降變快， 導(dǎo)致直至不能進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制為止的時(shí)間縮短。此時(shí)，作為滯留脈沖基準(zhǔn)值而設(shè)定的第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl， 設(shè)定為比較運(yùn)算部9a的滯留脈沖量的上限。在母線電壓小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1，使伺服電動(dòng)機(jī)5定速 控制的情況下，進(jìn)行滯留脈沖與第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl的比較，該 滯留脈沖是從伺服電動(dòng)機(jī)5的編碼部5b輸出的電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)的 電動(dòng)機(jī)軸位置、和與控制單元9連接的作為伺服電動(dòng)機(jī)控制器的定位 裝置等的位置指令之間的偏差(sl04)，如果滯留脈沖大于第1滯留 脈沖基準(zhǔn)值Ptl，則比較運(yùn)算部9a進(jìn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止處理的指示 (sl05)，控制部9c根據(jù)該指示停止伺服電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)。具體地
說，例如如果由比較運(yùn)算部9a輸出電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止處理的指示，則 控制部9c內(nèi)的控制器9i對(duì)電流偏差進(jìn)行輸出0的處理?？梢员苊庠?以大于第l滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl的狀態(tài)，母線電壓完全恢復(fù)的情況下， 開始加速動(dòng)作而因過沖擊(overshoot)等破壞控制對(duì)象物，或者避免 因?yàn)檫^負(fù)載使母線電壓再次下降而使母線電壓變得不穩(wěn)定。在滯留脈沖小于第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl時(shí)，母線電壓進(jìn)一步 降低而小于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2的情況下(sl06)，比較運(yùn)算部 9a進(jìn)行變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)的指示(sl07)，控制部9c基于該 指示使伺服電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)待機(jī)。然后，比較運(yùn)算部9a進(jìn)行滯留脈沖和第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl 的比較(sl08)，如果滯留脈沖大于第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl，則比 較運(yùn)算部9a進(jìn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止處理的指示(sl09)，控制部9c基 于該指示，停止伺服電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在s108中，滯留脈沖不大于第1滯留脈沖基準(zhǔn)值VS1時(shí)， 如果伺服電動(dòng)機(jī)5從運(yùn)轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)經(jīng)過了設(shè)定時(shí)間tl的情況下 (sl10)，比較運(yùn)算部9a進(jìn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止處理的指示(slll)， 控制部9c基于該指示停止伺服電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)。在未經(jīng)過設(shè)定時(shí)間tl的情況下，返回步驟104，如果狀態(tài)不變， 則重復(fù)上述循環(huán)直至經(jīng)過設(shè)定時(shí)間tl，但在母線電壓大于第2設(shè)定 基準(zhǔn)電壓VS2的情況下，進(jìn)行以下處理。在sl06中，母線電壓大于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2的情況下，運(yùn) 算部9a進(jìn)行由母線電壓檢測(cè)單元4檢測(cè)出的母線電壓和恢復(fù)基準(zhǔn)電 壓VR的比較(S112)，如果母線電壓小于恢復(fù)基準(zhǔn)電壓VR，則發(fā) 出進(jìn)行電動(dòng)機(jī)定速控制的指示(sl03)，控制部9c基于該指示對(duì)伺 服電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行速度控制。如果母線電壓大于恢復(fù)基準(zhǔn)電壓VR，則運(yùn)算部9a指示加速控 制(sl13)，控制單元9c基于該加速控制指示，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5進(jìn) 行加速控制。所謂電動(dòng)機(jī)加速控制，是在電動(dòng)機(jī)軸位置與位置指令間 的偏差變?yōu)樾∮诨虻扔诘?滯留脈沖基準(zhǔn)值Pt2之前，按預(yù)先設(shè)定的 加速條件的控制，是逐漸地減小位置指令和電動(dòng)機(jī)軸位置之間的偏差
的控制。
繼續(xù)該電動(dòng)機(jī)加速控制，在滯留脈沖變?yōu)樾∮诘?滯留脈沖基
準(zhǔn)值Pt2的時(shí)刻，比較運(yùn)算部9a發(fā)出進(jìn)行位置控制的指示(sl14)， 控制部9c基于該指示，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行變?yōu)橥ǔ５奈恢每刂频?定位伺服運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
以下，對(duì)在實(shí)際動(dòng)作中控制的方式進(jìn)行說明。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的伺服電動(dòng)機(jī)控制裝置中的母線電壓 下降時(shí)的狀態(tài)的示意圖?？v軸表示母線電壓，橫軸表示時(shí)間。
在母線電壓下降而以大于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1的電壓進(jìn)行恢 復(fù)的情況下，即相當(dāng)于圖4中虛線A的情況，伺服電動(dòng)機(jī)5繼續(xù)進(jìn) 行包含位置控制的通常的定位伺服運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
另外，第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓設(shè)定為即使在伺服電動(dòng)機(jī)5以最大負(fù) 載使用的情況下也可以進(jìn)行通常的定位控制的電壓值。即，如果設(shè)定 為即使在伺服電動(dòng)機(jī)5的負(fù)載變?yōu)樽畲蟮那闆r下也能夠進(jìn)行通常的 定位控制的電壓值，則即使實(shí)際發(fā)生電壓下降，也不會(huì)產(chǎn)生滯留脈沖 的急劇增加或減少，在控制上沒有影響。因此，第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓 VS1在實(shí)際使用的系統(tǒng)中，根據(jù)所假定的負(fù)載而不同。 一般地，例如， 在伺服電動(dòng)機(jī)5的最大負(fù)載為額定負(fù)載的300%左右的情況下，第1 設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1設(shè)定為正常時(shí)的母線電壓的85%左右。
在母線電壓進(jìn)一步下降，變?yōu)樾∮诨虻扔诘?設(shè)定基準(zhǔn)電壓 VS1，且大于或等于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2時(shí)進(jìn)行恢復(fù)的情況下，即 相當(dāng)于圖4的虛線B的情況下，如果滯留脈沖小于或等于第1滯留 脈沖基準(zhǔn)值Ptl，則在母線電壓變?yōu)榛謴?fù)基準(zhǔn)電壓VR之前進(jìn)行定速 控制。進(jìn)而，在母線電壓變?yōu)榇笥诨虻扔诨謴?fù)基準(zhǔn)電壓VR的時(shí)刻， 進(jìn)行使指令值和電動(dòng)機(jī)位置間的偏差逐漸地減小的電動(dòng)機(jī)加速控制， 在滯留脈沖變?yōu)樾∮诨虻扔诘?滯留脈沖基準(zhǔn)值Pt2的時(shí)刻，重新開 始包含位置控制的通常的定位伺服運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
此外，恢復(fù)基準(zhǔn)電壓VR設(shè)定為以下的值，即，在伺服電動(dòng)機(jī)5 開始加速控制時(shí)，因向伺服電動(dòng)機(jī)5施加電流而母線電壓下降時(shí)，即 使考慮該下降的部分也不低于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1。即，即使在因 伺服電動(dòng)機(jī)5的加速控制，伺服電動(dòng)機(jī)5在最大負(fù)載下使用的情況下， 如果能確保母線電壓為可以進(jìn)行通常的定位控制的電壓，則可以避免 滯留脈沖的急劇增加或下降，在控制上不受影響。因此，考慮通常母線電壓的下降為相對(duì)于母線電壓15%左右的情況，有時(shí)設(shè)定為與正常時(shí)的母線電壓相同程度。另外，第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl設(shè)定為以下的值，即，在對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行定速控制時(shí)，例如在滯留脈沖為第1滯留脈沖基準(zhǔn)值 Ptl以內(nèi)而進(jìn)行加速控制的情況下，可以使滯留脈沖落入第2滯留脈 沖基準(zhǔn)值Pt2以內(nèi)。因此，第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl依賴于系統(tǒng)的各 條件、特別是加速控制的設(shè)定加速度等。并且，第2滯留脈沖基準(zhǔn)值Pt2設(shè)定為以下的值，g卩，在對(duì)伺 服電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行加速控制時(shí)，例如在滯留脈沖小于或等于第2滯留脈 沖基準(zhǔn)值Pt2而重新開始進(jìn)行包含位置控制的通常的定位伺服運(yùn)轉(zhuǎn) 控制的情況下，根據(jù)該滯留脈沖的值和由當(dāng)時(shí)的速度、加速度決定的 控制乘數(shù)向伺服電動(dòng)機(jī)5供給的電流值，其前后不較大地變更，并且 該電流變動(dòng)幅度處于規(guī)定范圍內(nèi)。在母線電壓進(jìn)一步下降，變?yōu)樾∮诨虻扔诘?設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2 的情況下，從變?yōu)樾∮诨虻扔诘?設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2的時(shí)刻開始， 在設(shè)定時(shí)間tl以內(nèi)電源電壓恢復(fù)至大于或等于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓 VS2的情況下，即相當(dāng)于圖4中的C的情況下，如果滯留脈沖小于 或等于第1滯留脈沖基準(zhǔn)值Ptl，則在母線電壓變?yōu)榛謴?fù)基準(zhǔn)電壓 VR之前進(jìn)行定速控制。在母線電壓進(jìn)一步上升而變?yōu)榇笥诨虻扔诨?復(fù)基準(zhǔn)電壓VR的時(shí)刻，進(jìn)行使指令值和電動(dòng)機(jī)位置的偏差逐漸減小 的電動(dòng)機(jī)加速控制，在滯留脈沖變?yōu)樾∮诨虻扔诘?滯留脈沖基準(zhǔn)值 Pt2的時(shí)刻，重新開始包含位置控制的通常的定位伺服運(yùn)轉(zhuǎn)控制。但 是，在規(guī)定時(shí)間tl以內(nèi)母線電壓未變?yōu)榇笥诨虻扔诘?設(shè)定基準(zhǔn)電 壓VS2的情況下，即相當(dāng)于圖4的D的情況下，停止控制。此外，第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2設(shè)定為伺服電動(dòng)機(jī)5可以在額定 負(fù)載下進(jìn)行定速控制的電壓值。第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2根據(jù)系統(tǒng)的 各種條件而不同，為可以向伺服電動(dòng)機(jī)5提供大于或等于所需要的電
流，同時(shí)可以保證伺服電動(dòng)機(jī)5為規(guī)定的恒定速度的值。通常，第2 設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS2設(shè)定為母線電壓的65%左右。
另外，在圖2中，關(guān)于基本的位置速度控制，在比較運(yùn)算部9a 根據(jù)其值，向位置控制器9g、速度控制器9h或控制器9i，進(jìn)行對(duì)其 乘數(shù)和變換式的指示的情況下，例如在定速控制的情況下，可以將位 置控制器9g內(nèi)的控制乘數(shù)設(shè)為0，還存在由控制器9i直接將電流偏 差直接變更為規(guī)定值等各種處理方法。對(duì)待機(jī)和停止，考慮到由控制 器9i直接變更為規(guī)定值是最直接的方法。對(duì)于加速控制，可以考慮 應(yīng)用各種方法，例如由控制器9i設(shè)定規(guī)定值，或者也可以使用由速 度控制器9h的控制乘數(shù)使其輸出成為規(guī)定值的計(jì)算式。
這樣構(gòu)成的定位伺服控制裝置中，在電源電壓下降時(shí)，可以根 據(jù)母線電壓改變電動(dòng)機(jī)控制，可以將向伺服電動(dòng)機(jī)5供給的母線電壓 的下降抑制在最小限度，可以不與外部安裝的電容單元和不間斷電源 裝置(UPS)連接，就可以容易地確保瞬時(shí)停電耐受度和對(duì)瞬時(shí)電壓 下降時(shí)的耐受度，從而可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置整體的低成本化。
因此，根據(jù)實(shí)施例l，因?yàn)槠渚哂心妇€電壓檢測(cè)單元4，其測(cè) 量由交流電源1經(jīng)整流及平滑而成為直流電壓的母線電壓，輸出母線 電壓信號(hào)；電流檢測(cè)單元10，其檢測(cè)流過伺服電動(dòng)機(jī)5的電流，并 輸出電流值信號(hào)；控制單元9，其根據(jù)與所述伺服電動(dòng)機(jī)5安裝在一 起的編碼器5b輸出的、作為伺服電動(dòng)機(jī)5的軸位置信息的電動(dòng)機(jī)軸 位置信號(hào)、位置指令、母線電壓信號(hào)以及電流值信號(hào)，在母線電壓小 于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓VS1的情況下，根據(jù)母線電壓信號(hào)的母線電壓， 切換位置控制和速度控制，并輸出控制信號(hào)，以使得向所述伺服電動(dòng) 機(jī)5供給的電流減小；驅(qū)動(dòng)控制單元6，其根據(jù)控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電 壓；以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路7，其使用母線電壓，并且根據(jù)從驅(qū)動(dòng)控制 單元6輸入的驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)5輸出規(guī)定電流，因此，可以 得到下述的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其通過對(duì)應(yīng)于母線電壓任意地變 更母線電壓下降時(shí)的伺服電動(dòng)機(jī)5的控制，根據(jù)機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條 件、電動(dòng)機(jī)負(fù)載，進(jìn)一步保證瞬時(shí)停電耐受度和對(duì)瞬時(shí)電壓下降的耐 受度，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械裝置的負(fù)擔(dān)減輕及控制性能的穩(wěn)定化。 根據(jù)實(shí)施例1，這樣構(gòu)成的定位伺服控制裝置中，在電源電壓下 降時(shí)，與母線電壓對(duì)應(yīng)而改變電動(dòng)機(jī)控制，可以將向電動(dòng)機(jī)供給的母 線電壓的下降控制在最小限度，可以不與外部安裝的電容單元和不間 斷電源裝置(UPS)連接，就能容易地保證瞬時(shí)停電耐受度和對(duì)瞬時(shí) 電壓下降時(shí)的耐受度，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置整體的低成本化。
此外，可以與電源電壓狀態(tài)和機(jī)械負(fù)載對(duì)應(yīng)而設(shè)定定速控制區(qū) 域、停止區(qū)域，容易地減輕對(duì)機(jī)械裝置的負(fù)擔(dān)和維持穩(wěn)定的控制性能。
此外，由于恢復(fù)基準(zhǔn)電壓可以設(shè)定，可以根據(jù)機(jī)械負(fù)載、運(yùn)轉(zhuǎn) 條件設(shè)定復(fù)電時(shí)的電動(dòng)機(jī)加速控制，因此容易減輕對(duì)控制裝置側(cè)的負(fù) 擔(dān)及維持穩(wěn)定的控制性能。
另外，在實(shí)施例1中，在圖2中，說明了基本的位置速度控制 的情況，但是例如在包含前饋控制的情況下，比較運(yùn)算部9a也可以 對(duì)該前饋項(xiàng)的控制器給予指示。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明涉及的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，可以適用于對(duì)于電源電 壓瞬時(shí)地下降時(shí)的伺服電動(dòng)機(jī)的控制需要穩(wěn)定性的情況。
權(quán)利要求
1.一種伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，具有母線電壓檢測(cè)單元，其測(cè)量由交流電源經(jīng)整流及平滑化而成為直流電壓的母線電壓，并輸出母線電壓信號(hào)；電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)流過伺服電動(dòng)機(jī)的電流，并輸出電流值信號(hào)；控制單元，其根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)、位置指令、所述母線電壓信號(hào)以及所述電流值信號(hào)，在所述母線電壓小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓的情況下，與所述母線電壓信號(hào)的母線電壓對(duì)應(yīng)而切換位置控制和速度控制，并輸出控制信號(hào)，以使得向所述伺服電動(dòng)機(jī)供給的電流減小，所述電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)是從與所述伺服電動(dòng)機(jī)安裝在一起的編碼器輸出的、所述伺服電動(dòng)機(jī)的軸位置信息；驅(qū)動(dòng)控制單元，其基于所述控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電壓；以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其使用所述母線電壓，并且根據(jù)從所述驅(qū)動(dòng)控制單元輸入的所述驅(qū)動(dòng)電壓，向所述伺服電動(dòng)機(jī)輸出規(guī)定電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述控制單元具有比較運(yùn)算部，其判斷由所述母線電壓檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述母 線電壓是否大于所述第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓，并且判斷所述母線電壓是否 大于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓，該第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓設(shè)定為比所述第1設(shè)定 基準(zhǔn)電壓更低；以及控制部，其在大于所述第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓的情況下，進(jìn)行位置 控制，如果小于所述第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓而大于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓，則 進(jìn)行定速控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述比較運(yùn)算部，判斷所述母線電壓是否變?yōu)樾∮谒龅?設(shè)定基準(zhǔn)電壓、所述母線電壓小于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓的狀態(tài)是否經(jīng)過了 設(shè)定時(shí)間、以及在所述設(shè)定時(shí)間以內(nèi)母線電壓是否變?yōu)榇笥诘?設(shè)定 基準(zhǔn)電壓，所述控制部，在所述母線電壓小于所述第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓的情 況下，進(jìn)行使所述伺服電動(dòng)機(jī)成為待機(jī)狀態(tài)的控制，在所述母線電壓 小于第2設(shè)定基準(zhǔn)電壓的狀態(tài)經(jīng)過了設(shè)定時(shí)間的情況下，進(jìn)行停止所述伺服電動(dòng)機(jī)的控制，在所述設(shè)定時(shí)間內(nèi)母線電壓變?yōu)榇笥诘?設(shè)定基準(zhǔn)電壓的情況下，進(jìn)行定速控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述比較運(yùn)算部，判斷所述母線電壓是否大于設(shè)定為比第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓更高的恢復(fù)基準(zhǔn)電壓，所述控制部，在所述母線電壓大于設(shè)定為比第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓 更高的恢復(fù)基準(zhǔn)電壓的情況下，判斷以規(guī)定的加速度，向使所述電動(dòng) 機(jī)的軸位置和所述位置指令信息之間的偏差縮小的方向，對(duì)所述伺服 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行加速控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 在所述控制部對(duì)所述伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行所述加速控制的結(jié)果，是所述伺服電動(dòng)機(jī)的軸位置信號(hào)的電動(dòng)機(jī)軸位置和所述位置指令之間 的偏差小于或等于規(guī)定值的情況下，所述控制部進(jìn)行基于所述位置指 令信息的位置控制。
全文摘要
本發(fā)明得到一種伺服電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其對(duì)應(yīng)機(jī)械裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、電動(dòng)機(jī)負(fù)載，確保瞬時(shí)停電耐受度、對(duì)瞬時(shí)電壓下降的耐受度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置負(fù)擔(dān)的減輕以及控制性能的穩(wěn)定化。其具有母線電壓檢測(cè)單元，其測(cè)量母線電壓并輸出母線電壓信號(hào)；電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)流過伺服電動(dòng)機(jī)的電流并輸出電流值信號(hào)；控制單元，其根據(jù)從編碼器輸出的電動(dòng)機(jī)軸位置信號(hào)、位置指令、母線電壓信號(hào)和電流值信號(hào)，在母線電壓小于第1設(shè)定基準(zhǔn)電壓時(shí)對(duì)應(yīng)母線電壓信號(hào)的母線電壓值切換位置控制和速度控制，輸出控制信號(hào)，使向伺服電動(dòng)機(jī)供給的電流減??；控制驅(qū)動(dòng)單元，其根據(jù)控制信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電壓；以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路，其基于驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)輸出規(guī)定的電流。
文檔編號(hào)H02P5/00GK101156312SQ20058004940
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者阿部智典 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社