CN113224980A - 电动机控制方法、电动机驱动装置、工业用机器人的控制方法及工业用机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动机控制方法,避免在位置检测时发生异常时由于使电动机(22)紧急停止而引起的臂的不适当的动作的发生。电动机控制方法具备:基于位置指令值和从装设在电动机(22)上的编码器(30)发送的位置检测值,通过检测位置反馈控制来驱动电动机(22)的步骤(用选择器(25、32、34)选择0);以及检测位置检测值有无异常的步骤(编码器通信异常判定部(38)),并且具备:检测流过驱动过程中的电动机(22)的电流的步骤(电流检测部(31));当检测到位置检测值异常时,将电动机(22)的控制方式从检测位置反馈控制切换为无传感器矢量控制(用选择器(25、32、34)选择1)的步骤,在该无传感器矢量控制中,基于三相电流检测值推定电动机(22)的旋转位置,并基于该推定所得到结果(位置推定值)驱动电动机(22)。
Description
技术领域
本发明涉及电动机控制方法、电动机驱动装置、工业用机器人的控制方法及工业用机器人。
背景技术
目前,已知一种电动机控制方法,其具备:基于旋转位置指令信号和从装设在电动机上的旋转位置检测器发送的旋转位置信号,通过反馈控制来驱动电动机的步骤;以及检测有无旋转位置信号的异常的步骤。
例如,在专利文献1所记载的电动机控制方法中,如下地驱动电动机。即,通过基于从装设在电动机上的作为旋转位置检测器的编码器输出的检测位置信息(旋转位置信号)和从控制器输出的指令位置信息(旋转位置指令信号)的反馈控制来驱动电动机。在电动机的驱动中,判定指令位置信息(旋转位置指令信号)和检测位置信息(旋转位置信号)之差是否为规定值以上,在为规定值以上的情况下,认为检测到编码器异常,并切断驱动用电源使电动机紧急停止。根据专利文献1,根据该电动机控制方法,当发生编码器异常时可以将电动机紧急停止,使得能够停止将电动机作为驱动源的机器人的动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:WO2018-079075号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,在专利文献1所记载的电动机控制方法中,如果在检测位置信息由于编码器的故障、通信线的断线等而发生异常时使电动机紧急停止,则有可能使将电动机作为驱动源的机器人做出不适当的动作。具体地说,已知一种机器人,通过第一电动机的驱动使整个臂以铅垂方向为轴旋转,同时通过第二电动机的驱动使臂的肘部弯曲伸展,由此,使臂的手指沿着规定轨道移动。在这种结构的机器人中,例如基于从检测第二电动机的旋转位置的编码器输出的旋转位置信息(旋转位置信号)产生异常的情况,使第一电动机及第二电动机的驱动紧急停止。那么,有可能使臂的手指移动到偏离规定轨道的位置而碰到周边的设备、构造物。关于臂的手指移动到偏离规定轨道的位置,是由于下面说明的原因。即,由于第一电动机和第二电动机以互不相同的驱动量旋转,从而,当臂的手指沿着规定轨道移动时,如果两个电动机同时停止,则驱动量的平衡被打破,臂的手指偏离规定轨道。
本发明是鉴于以上背景而完成的,其目的在于,提供如下所述的电动机控制方法、电动机驱动装置、工业用机器人的控制方法及工业用机器人。即,能够避免在旋转位置信号发生异常时由于使电动机紧急停止而引起的***作体(例如工业用机器人的臂)的不适当的动作的发生的电动机控制方法等。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请的第一发明提供一种电动机控制方法,具备基于旋转位置指令信号和从装设在电动机上的旋转位置检测器发送的旋转位置信号,通过反馈控制驱动所述电动机的步骤和检测有无所述旋转位置信号的异常的步骤,其特征在于,具备:检测流过驱动过程中的所述电动机的电流的步骤;当检测到所述旋转位置信号异常时,将所述电动机的控制方式从基于所述旋转位置信号的反馈控制切换为无传感器矢量控制的步骤,在所述无传感器矢量控制中,基于所述电流的检测结果推定所述电动机的旋转位置,并基于该推定所得到结果驱动所述电动机。
本申请的第二发明提供一种电动机驱动装置,其控制电动机的驱动,其特征在于,通过第一发明的电动机控制方法控制所述电动机的驱动。
本申请的第三发明提供一种工业用机器人的控制方法,其独立地控制多个电动机的驱动来改变工业用机器人的臂的位置,其特征在于,通过第一发明的电动机控制方法控制多个电动机中的每个电动机的驱动。
本申请的第四发明提供一种工业用机器人,其独立地控制多个电动机的驱动来改变臂的位置,其特征在于,由第二发明的电动机驱动装置控制多个电动机中的每个电动机的驱动。
发明效果
根据这些发明,达到能够避免在旋转位置信号发生异常时由于使电动机紧急停止而引起的***作体的不适当的动作的发生这样的优异的效果。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的工业用机器人的立体图。
图2是表示同一工业用机器人的俯视图。
图3是与电动机等一起表示装设在同一工业用机器人上的电动机驱动装置的控制结构的框图。
图4是表示由同一电动机驱动装置的控制模式选择部执行的模式值选择处理的处理流程的流程图。
图5是表示同一电动机驱动装置的开环控制电角度生成部的控制结构的框图。
附图标记说明
1…工业用机器人;2…臂;20…电动机驱动装置;21…控制模式选择部;22…电动机;23…位置速度控制部;24…矢量控制DQ轴电流指令生成部;25…第一选择器;26…电流控制部;27…DQ逆变换部;28…PWM控制部;29…逆变器;30…旋转编码器(旋转位置检测器);31…电流检测部;32…第二选择器;33…矢量控制电角度生成部;34…第三选择器;35…位置推定部;36…开环控制电角度生成部;37…开环控制DQ轴电流指令生成部;38编码器通信异常判定部;39…DQ变换部;100…上位控制器。
具体实施方式
下面,参照附图对使用本发明的实施方式的电动机控制方法的电动机驱动装置及工业用机器人的实施方式进行说明。另外,在下面的附图中,为了易于理解各结构,有时使实际的构造以及各构造中的比例尺及数量等不同。
首先,对实施方式的工业用机器人的基本结构进行说明。图1是表示实施方式所涉及的工业用机器人1的立体图。图2是表示工业用机器人1的俯视图。工业用机器人1是用于搬运玻璃基板的机器人,具备臂2、架台3及升降部4。升降部4被架台3保持,通过未图示的升降电动机的驱动在上下方向(图1的箭头方向)上升降。臂2具备放置玻璃基板的手部2A、前臂部2B及上臂部2C,且由升降部4保持。
上臂部2C的与升降部4的连接部即肩关节2D通过第一电动机22A的驱动能够沿着水平方向转动。具体地说,第一电动机22A的旋转驱动力经由第一带2E传递至肩关节2D,由此,肩关节2D沿水平方向转动。另外,上臂部2C和前臂部2B的连接部即肘关节2F通过第二电动机22B的驱动能够沿着水平方向转动。具体地说,第二电动机22B的旋转驱动力经由第二带2G传递至肘关节2F,由此,肘关节2F沿水平方向转动。另外,前臂部2B和手部2A的连接部即手腕关节经由带接收第二电动机22B的驱动力,由此,能够沿着水平方向转动。
在工业用机器人1中,为了使手部2A沿着图2的点划线所示的轨道向箭头方向笔直地移动,需要将肩关节2D和肘关节2F的角度设为1比2的比例以使两个关节旋转。为此,需要以互不相同的驱动量驱动第一电动机22A和第二电动机22B。当使两个电动机停止而不控制第一电动机22A和第二电动机22B各自的旋转位置时,将两个电动机的驱动量的平衡打破,使得手部2A在偏离点划线所示的轨道的位置停止。那么,有可能使手部2A碰到周围的构造物、装置。
接着,对使用实施方式所涉及的电动机控制方法的电动机驱动装置进行说明。
图3是与电动机32等一起表示装设在实施方式所涉及的工业用机器人1上的电动机驱动装置20的控制结构的框图。另外,工业用机器人1具备用于使臂2的肩关节2D转动的电动机驱动装置20、用于使臂2的肘关节2F及手腕关节转动的电动机驱动装置20及用于使升降部4升降的电动机驱动装置20这三个电动机驱动装置,作为图3所示的电动机驱动装置20。
三个电动机驱动装置20都能够切换并执行检测位置反馈控制、无传感器矢量控制及开环控制这三个控制作为电动机22的驱动的控制方式。
工业用机器人1具备向三个电动机驱动装置20发送指令的上位控制器100。上位控制器100基于存储在存储介质中的控制程序,对三个电动机驱动装置20中的每一个发送位置指令值(位置指令信号)。三个电动机驱动装置20均执行使电动机22的转子旋转到与从上位控制器100发送来的位置指令值对应的旋转位置的控制。通过该控制,工业用机器人1的臂2进行基于前述的控制程序的动作。
三个电动机驱动装置20的结构彼此相同。因此,下面,仅对三个电动机驱动装置20中的一个的结构详细地进行说明。
电动机驱动装置20具备控制模式选择部21、位置速度控制部23、矢量控制DQ轴电流指令生成部24、第一选择器25、电流控制部26、DQ逆变换部27、PWM控制部28及逆变器29。由电动机驱动装置20驱动的电动机22是上述的第一电动机22A、第二电动机22B或者第三电动机。电动机驱动装置20具备电流检测部31、第二选择器32、矢量控制电角度生成部33、第三选择器34、位置推定部35及开环控制电角度生成部36。另外,电动机驱动装置20具备开环控制DQ轴电流指令生成部37、编码器通信异常判定部38及DQ变换部39。电动机单元具备电动机22及旋转编码器30。
从上位控制器100输出的位置指令值输入到电动机驱动装置20的位置速度控制部23及开环控制电角度生成部36。
作为工业用机器人1的臂2的旋转动作(肩关节2D的转动)、关节弯曲伸展动作(肩关节2D、肘关节2F及手腕关节的转动)或者升降动作的驱动源的电动机22由三相(U相、V相、W相)交流PM(Permanent Magnet:永磁体)电动机构成。作为装设在电动机22上的旋转位置检测器的旋转编码器30通过众所周知的技术检测电动机22的转子的旋转位置,并将检测结果的信息作为位置检测值(旋转位置信号)输出。输出的位置检测值被输入到编码器通信异常判定部38和控制模式选择部21。另外,位置检测值也经由第二选择器32输入到位置速度控制部23。
另外,下面,有时将电动机22的转子的旋转表达为电动机22的旋转。
编码器通信异常判定部38对于从旋转编码器30发送来的位置检测值检测有无异常,在检测到异常的情况下,将异常发生信号发送到控制模式选择部21及上位控制器100。作为通过编码器通信异常判定部38检测位置检测值的异常的方法的一个例子,可举出当位置检测值的时间变化量超过规定阈值时(或者为阈值以上时),则检测为异常的方法。但是,不限于该方法。另外,作为检测位置检测值的异常的方法,也可以采用将旋转编码器30的异常检测为位置检测值的异常的方法。
控制模式选择部21基于从旋转编码器30发送来的位置检测值的每单位时间的变化量计算电动机22的角速度,基于计算结果和位置检测值的异常的有无选择并输出控制模式值。
图4是表示由控制模式选择部21执行的模式值选择处理的处理流程的流程图。在模式值选择处理中,首先,对于根据需要从编码器通信异常判定部38发送的异常发生信号,判定是否已经接收(S(步骤)1)。然后,在没有接收异常产生信号的情况下(S1中的N),选择“0”作为控制模式值并从控制模式选择部21输出(S2)。之后,处理流程返回S1。
另一方面,在接收了异常发生信号的情况下(S1中的Y),接着,判定电动机22的角速度是否为规定值以上(或者是否超过规定值)(S3)。然后,在角速度为规定值以上的情况下(S3中的Y),选择“1”作为控制模式值并从控制模式选择部21输出(S4)。另一方面,在角速度不为规定值以上的情况(或者没有超过规定值的情况)下(S3中的N),选择“2”作为控制模式值并从控制模式选择部21输出。
如上所述,在控制模式值选择处理中,在没有发生位置检测值的异常的情况下,选择“0”作为控制模式值。另外,在发生位置检测值的异常并且角速度为规定值以上的情况下,选择“1”作为控制模式值,在发生位置检测值的异常并且角速度不为规定值以上的情况下,选择“2”作为控制模式值。
另外,前述的规定值例如是电动机22的额定角速度的10〔%〕。
当从电动机驱动装置20发送来异常发生信号时,上位控制器100使向三个电动机驱动装置20发送的位置指令值以在使臂2在规定轨道上移动的同时使臂2及电动机22减速停止的模式变化。由此,臂2在规定轨道上停止。
在图3中,从控制模式选择部21输出的控制模式值输入到第一选择器25、第二选择器32及第三选择器34(下面,也将它们统称为三个选择器(25、32、34))中的每个选择器。三个选择器(25、32、34)均具备0号输入端子、1号输入端子及2号输入端子,且基于从控制模式选择部21发送来的控制模式值切换输出信号。具体地说,三个选择器(25、32、34)均在控制模式值为“0”的情况下输出被输入到0号输入端子的信号,在控制模式值为“1”的情况下输出被输入到1号输入端子的信号,在控制模式值为“2”的情况下输出被输入到2号输入端子的信号。
从这种结构的三个选择器(25、32、34)中的每一个输出如下信号。即,在没有发生位置检测值的异常的情况下(控制模式值=0),输出用于执行使电动机22从由位置检测值表示的位置旋转到由位置指令值表示的位置为止的检测位置反馈控制的信号。另外,在发生位置检测值的异常并且电动机22的角速度为规定值以上(或者超过规定值)的情况下(控制模式值=1),输出用于通过后述的无传感器矢量控制来驱动电动机22的信号。另外,在发生位置检测值的异常并且电动机22的角速度低于规定值(或者为规定值以下)的情况下(控制模式值=2),输出用于通过后述的开环控制来驱动电动机22的信号。
首先对上述的三个控制方式中的检测位置反馈控制进行说明。
在没有从旋转编码器30输出的位置检测值的异常的情况下,电动机驱动装置20通过检测位置反馈控制来驱动电动机22。具体地说,在没有位置检测值的异常的情况下,从第二选择器32输出位置检测值,并将其作为位置反馈值输入到位置速度控制部23及矢量控制电角度生成部33。位置速度控制部23计算使电动机22从由位置反馈值表示的位置旋转到由位置指令值表示的位置为止所需要的转矩值,并将其输出到矢量控制DQ轴电流指令生成部24。另外,矢量控制电角度生成部33基于位置反馈值来生成电角度。该电角度经由第三选择器34输入到DQ变换部39。
矢量控制DQ轴电流指令生成部24生成用于使电动机22内产生D轴电流及Q轴电流的D轴电流指令值及Q轴电流指令值(下面,也将它们称为DQ轴电流指令值),其中,D轴电流及Q轴电流是为了产生与输入的转矩值相同的转矩所需要的电流。D轴电流是与流过电动机22的电流中的永磁体的磁通量平行的分量。另外,Q轴电流是与流过电动机22的电流中的永磁体的磁通量正交的分量。
从矢量控制DQ轴电流指令生成部24输出的DQ轴电流指令值输入到第一选择器25的0号输入端子及1号输入端子。在执行检测位置反馈控制的情况(控制模式值=0)及执行无传感器矢量控制的情况(控制模式值=1)下,从第一选择器25输出由矢量控制DQ轴电流指令生成部24生成的DQ轴电流指令值。该DQ轴电流指令值输入到电流控制部26。
DQ变换部39基于从第三选择器34发送来的电角度生成D轴电流反馈值及Q轴电流反馈值(下面,也称为DQ轴电流反馈值)并将其输出到电流控制部26。另外,在后述的无传感器矢量控制中,DQ变换部39基于从第三选择器34发送来的电角度和从电流检测部31输送来的三相电流检测值生成DQ轴电流反馈值。
电流控制部26基于从第一选择器25发送来的DQ轴电流指令值和从DQ变换部39发送来的DQ轴电流反馈值,生成DQ轴电压指令值并将其输出到DQ逆变换部27。
DQ逆变换部27基于从第三选择器34发送来的电角度和从电流控制部26发送来的DQ轴电压指令值,生成用于使电动机22内产生所请求的D轴电流及Q轴电流的U相电压指令值、V相电压指令值及W相电压指令值(下面,也称为三相电压指令值)并将这些指令值输出。从DQ逆变换部27输出的三相电压指令值输入到PWM控制部28。PWM控制部28输出由用于从逆变器29输出由U相电压指令值、V相电压指令值、W相电压指令值表示的U相电压、V相电压、W相电压的PWM信号结构的U相栅极信号、V相栅极信号、W相栅极信号。逆变器29将基于U相栅极信号、V相栅极信号、W相栅极信号的U相电压、V相电压、W相电压供给到电动机22,使电动机22旋转。
电流检测部31检测从逆变器29流到电动机22的U相电流、V相电流及W相电流(下面,也将它们称为三相电流),将检测结果作为U相电流检测值、V相电流检测值、W相电流检测值(下面,也称为三相电流检测值)输出。另外,代替检测三相的电流值,仅检测三相中的两相的电流值,关于剩余的一相的电流值,也可以基于两相的电流值的检测结果来计算。
在从旋转编码器30输出的位置检测值没有异常的情况下,通过如上所述的检测位置反馈控制来驱动电动机22。
接着,对无传感器矢量控制进行说明。在执行无传感器矢量控制的情况下,即,存在位置检测值的异常,并且异常刚刚产生之前的电动机22的角速度为规定值以上(或者超过规定值)的情况(控制模式值=1)下,如下所述驱动电动机22。即,从电流检测部31输出的三相电流检测值输入到DQ变换部39。DQ变换部39基于三相电流检测值和从第三选择器34发送来的电角度,生成DQ轴电流反馈值并将其输出。输出的DQ轴电流反馈值输入到电流控制部26及位置推定部35。
电流控制部26基于从第一选择器25发送来的DQ轴电流指令值和从DQ变换部发送来的DQ轴电流反馈值,生成DQ轴电压指令值并将其输出。位置推定部35基于从电流控制部26发送来的DQ轴电压指令值和从DQ变换部39发送来的DQ轴电流反馈值,推定电动机22的旋转位置。
位置推定部35基于从DQ变换部39发送来的DQ轴电流反馈值和从电流控制部26发送来的DQ轴电压指令值求取位置推定值和电角度推定值。然后,位置推定部35将位置推定值输出到第二选择器32的1号输入端子,并且将电角度推定值输出到第三选择器的1号输入端子。
从位置推定部35输出的位置推定值经由第二选择器32作为位置反馈值输入到位置速度控制部23。位置速度控制部23除了使用位置推定值作为位置反馈值这一点以外,与检测位置反馈控制同样地输出转矩指令值。在作为基于该转矩指令值的U相栅极信号、V相栅极信号、W相栅极信号输入到逆变器29之前的处理与检测位置反馈控制相同。即,在无传感器矢量控制中,除了取代位置检测值而将基于在电动机22内产生的感应电压的位置推定值作为位置反馈值反馈给位置速度控制部23这一点以外,进行与检测位置反馈控制同样的处理。
另外,电动机驱动装置20在无传感器矢量控制中,与检测位置反馈控制相比,降低了位置速度控制的控制环增益。作为降低控制环增益的方法的一个例子,举出通过上位控制器100的指令来使控制环增益降低的方法。为了高精度地维持臂2的轨道,优选为不仅产生位置检测值异常的电动机驱动装置20,也降低其他电动机驱动装置20的位置速度控制的控制环增益。根据上位控制器100的指令,能够适当地降低所有电动机驱动装置20中的位置速度控制的控制环增益。
作为降低电动机驱动装置20的位置速度控制的控制环增益的另一个例子,举出通过引起位置检测值的异常的电动机驱动装置20的处理,仅使该电动机驱动装置20的位置速度控制的控制环增益降低的方法。作为该方法的处理的一个例子,举出在通过P-PI控制来控制位置和速度的结构中,降低速度环增益、位置环增益及速度环积分增益中的每一个的方法。另外,作为另一个例子,举出在例如通过日本特开2002-229604号公报所记载的那样的RPP控制来控制位置和速度的结构中,降低ω2增益、ω1增益、ωq增益的方法。另外,作为再一个例子,举出在通过RPP控制来控制位置和速度的结构中,降低转动惯量标称设定值的方法。通过降低转动惯量标称设定值,能够近似地降低ω2增益、ω1增益。根据这种方法,能够适当地降低控制环增益而不必构建用于使控制环增益降低的专用程序。
接着,对开环控制进行说明。在执行开环控制的情况下,即,在有位置检测值的异常并且电动机22的角速度小于规定值(或者为规定值以下)的情况(控制模式值=2)下,如下所述驱动电动机22。即,开环控制电角度生成部36基于从上位控制器100发送来的位置指令值,计算吸引电动机22的磁极的旋转位置(下面,称为强制同步位置指令值)并将其输出到开环控制DQ轴电流指令生成部37。另外,基于位置指令值计算电角度并将其输出到第三选择器34。
图5是表示开环控制电角度生成部36的电路构成的框图。开环控制电角度生成部36具备控制器36a、机械式模型36b以及电角度计算部36c。控制器36a具备与图3的位置速度控制部23同样的结构的位置速度控制部,基于从上位控制器100发送来的位置指令值生成并输出转矩指令值。
机械式模型36b具备电动机的模型和相对于电动机的负荷的模型。另外,虽然为了方便起见在图5中省略了图示,但机械式模型36b具备逆变器的模型、旋转编码器的模型以及电流检测部的模型。这些模型是基于使用了实际的工业用机器人1的实验构建的模型,具备当转矩指令值从变化前的值变为变化后的值时模拟电动机22的旋转位置怎样变化的算法。机械式模型36b通过将从控制器36a发送来的转矩指令值代入算法,生成电动机22的旋转位置并将其作为位置模拟值输出。输出的位置模拟值输入到控制器36a。另外,位置模拟值作为强制同步位置指令值输入到图3的开环控制DQ轴电流指令生成部37。另外,位置模拟值输入到电角度计算部36c。电角度计算部36c基于位置模拟值计算电角度推定值,将计算结果经由图3的第三选择器4输出到DQ变换部39及DQ逆变换部27。
<结构1>
(1)以上结构的工业用机器人1使用的电动机控制方法的结构1具备基于位置指令值(旋转位置指令信号)和从装设在电动机22上的旋转编码器30(旋转位置检测器)发送的位置检测值(旋转位置信号),通过检测位置反馈控制驱动来电动机22的步骤。该步骤通过基于位置速度控制部23、矢量控制DQ轴电流指令生成部24、矢量控制电角度生成33、DQ变换部39、电流控制部26、DQ逆变换部27、PWM控制部28、逆变器29及旋转编码器30等的处理来实现。另外,结构1具备检测旋转位置信号的异常的有无的步骤(编码器通信异常判定部38)和检测流过驱动过程中的电动机22的三相电流的步骤(电流检测部31)。另外,结构1具备当检测到位置检测值的异常时,将电动机22的控制方式从检测位置反馈控制切换为无传感器矢量控制的步骤(图4的S3中的Y→S4),在该无传感器矢量控制中,基于三相电流检测值推定电动机22的旋转位置,并且基于该推定所得到的结果驱动电动机22。
<结构1的作用效果>
在结构1中,当位置检测值发生异常时,通过无传感器矢量控制,基于流过电动机22的三相电流检测值推定电动机22的旋转位置,基于推定结果(位置推定值)适当地控制电动机22的旋转动作。这时,根据从上位控制器100以使工业用机器人1的臂2沿着适当的轨道减速停止的信号模式发送来的位置指令值(旋转位置指令信号)使电动机22减速。由此,能够避免在位置检测值的异常发生时由于使电动机22紧急停止而引起的臂2的不恰当的动作的发生。因此,根据结构1,可以使臂2一边沿着目标轨道移动一边减速、停止,而不会与工业用机器人1周边的设备、构造物碰撞。
<结构2>
结构2具备基于位置指令值和从装设在电动机22上的旋转编码器30发送的位置检测值,通过检测位置反馈控制驱动电动机22的步骤。另外,结构2具备检测位置检测值的异常的有无的步骤和当检测到位置检测值异常时将电动机22的控制方式从检测位置反馈控制切换为根据电流引入法的开环控制的步骤(图4的S3中,N→S5)。
<结构2的作用效果>
在结构2中,当位置检测值发生异常时,通过根据电流引入法的开环控制适当地控制电动机22的旋转动作。这时,根据从上位控制器100以使臂2沿着适当的轨道减速停止的信号模式发送来的位置指令值使电动机22减速停止。由此,能够避免在位置检测值发生异常时由于使电动机22紧急停止而引起的臂2的不适当的动作的发生。因此,根据结构2,可以使臂2一边沿着目标轨道移动一边减速、停止,而不会与工业用机器人1的周边的设备、构造物碰撞。
另外,在位置检测值发生异常时,为了停止臂2(***作体)的动作而从上位控制器100发送来的位置指令值的变化模式不限于简单地使电动机22的驱动减速停止的模式。根据臂2的构造,通过在使电动机22减速停止后立即使电动机22反向旋转并依次进行反方向的加速和减速,有时也能够使臂2沿着适当的轨道停止。
<结构3>
结构3在结构1的基础上还具备以下结构要素。即,当检测到位置检测值异常时,在规定的高速角速度区域(规定值以上)中,通过无传感器矢量控制来驱动电动机22(图4的S3中的Y→S4)。另外,在低于高速角速度区域的低速角速度区域(小于规定值)中,通过基于电流引入法的开环控制来驱动电动机(图4的S3中的N→S5)。
<结构3的作用效果>
在结构3中,电动机22以较高的速度旋转时,通过无传感器矢量控制推定在电动机22内良好地产生的感应电压,根据推定的感应电压推定电动机22的旋转位置,基于推定结果驱动电动机22。由此,适当地控制电动机22的旋转动作。当通过无传感器矢量控制将电动机22的角速度降低到在电动机22内无法产生足够的感应电压的程度时,将电动机22的驱动控制从无传感器矢量控制切换为开环控制,并且通过电流引入法适当地控制电动机22的旋转动作。通过这些控制,在电动机22以较高的速度旋转时在位置检测值中发生异常的情况下,能够依次实施无传感器矢量控制和开环控制,在适当地控制电动机22的旋转动作的同时使电动机22逐渐减速并停止。
另外,在电动机22以较低的速度旋转时在位置检测值中发生异常的情况下,不执行无传感器矢量控制,仅通过开环控制使电动机22减速停止。
另外,在位置检测值发生异常时,为了停止臂2的动作而从上位控制器100发送来的位置指令值的变化模式不限于简单地使电动机22的驱动减速停止的模式。根据臂2的构造,通过如下的模式,有时也能够使臂2沿着适当的轨道减速停止。即,首先,通过无传感器矢量控制和开环控制使电动机22的驱动停止。紧接其后,是通过开环控制使电动机22反向旋转,之后通过无传感器矢量控制进行向反方向的加速和减速,然后通过开环控制使电动机减速停止的模式。
<结构4>
结构4在结构1或结构3的基础上,还具备以下结构:与检测位置反馈控制相比,在无传感器矢量控制中降低了位置速度控制的控制环增益。
<结构4的作用效果>
根据结构4,根据以下说明的原因,能够通过无传感器矢量控制来抑制电动机22在驱动电动机时的振动。即,检测位置反馈控制中的位置速度控制环是从将基于位置指令值和位置检测值的转矩指令值(转矩指令信号)从位置速度控制部23输出起到响应于转矩指令值的电动机22的位置检测值到达位置速度控制部23为止的环。另外,无传感器矢量控制中的位置速度控制环是从将基于位置指令值和位置检测值的转矩指令值从位置速度控制部23输出起到响应于转矩指令值的电动机22的位置推定值的信号到达位置速度控制部23为止的环。在无传感器矢量控制中,在旋转位置的推定的精度不好的情况下,由于位置速度控制环的频率响应特性与检测位置反馈控制的位置速度控制环的频率响应特性不同,电动机22会发生振动。在结构4中,在无传感器矢量控制中,通过使位置速度控制环的开环的增益与检测位置反馈控制相比而言降低,能够抑制由于位置速度控制环的频率响应特性不同而引起的电动机22的振动。
<结构5>
结构5是控制电动机22的驱动的电动机驱动装置20,通过结构1至4中的任意的电动机控制方法来控制电动机22的驱动。
<结构5的作用效果>
根据结构5,通过结构1至4中的任意的电动机控制方法使电动机22的旋转停止,能够避免由于使电动机22紧急停止而引起的臂的不适当的动作的发生。因此,可以使臂2在沿着目标轨道移动的同时减速、停止,而不会与工业用机器人1周边的设备、构造物碰撞。
<结构6>
结构6是独立地控制多个电动机22的驱动以改变工业用机器人1的臂2的位置的工业用机器人1的控制方法,通过结构1至4中的任意的电动机控制方法控制多个电动机22中的每个电动机的驱动。
<结构7>
结构7是独立地控制多个电动机22的驱动以改变臂2的位置的工业用机器人1,通过结构5的电动机驱动装置20控制多个电动机22中的每个电动机的驱动。
<结构6、7的作用效果>
在结构6、7中,通过无传感器矢量控制或开环控制适当地控制作为臂2的驱动源的多个电动机22中的产生位置检测值异常的电动机22的旋转动作,并且通过检测位置反馈控制适当地控制其他电动机22的旋转动作,使所有电动机22的旋转适当地停止。根据该结构,可以避免在多个电动机22中的至少任意一个电动机22中发生位置检测值异常时,由于使所有电动机22紧急停止而引起的臂2的不适当的动作的发生。因此,可以使臂2在沿着目标轨道移动的同时减速、停止,而不会与工业用机器人1周边的设备、构造物碰撞。
以上,对本发明优选的实施方式进行了说明,但本发明不限于实施方式,在其主旨的范围内可以进行各种变形及变更。实施方式包含在发明的范围及主旨内,同时包含在权利要求书所记载的发明和其等效的范围内。
Claims (8)
1.一种电动机控制方法,具备基于旋转位置指令信号和从装设在电动机上的旋转位置检测器发送的旋转位置信号来通过反馈控制驱动所述电动机的步骤和检测有无所述旋转位置信号的异常的步骤,其特征在于,具备:
检测流过驱动过程中的所述电动机的电流的步骤;以及
当检测到所述旋转位置信号的异常时,将所述电动机的控制方式从基于所述旋转位置信号的反馈控制切换为无传感器矢量控制的步骤,在所述无传感器矢量控制中,基于根据所述电流的检测结果对所述电动机的旋转位置进行推定而得到的结果来驱动所述电动机。
2.一种电动机控制方法,具备基于旋转位置指令信号和从装设在电动机上的旋转位置检测器发送的旋转位置信号来通过反馈控制驱动所述电动机的步骤和检测有无所述旋转位置信号的异常的步骤,其特征在于,具备如下步骤:
当检测到所述旋转位置信号的异常时,将所述电动机的控制方式从基于所述旋转位置信号的反馈控制切换为基于电流引入法的开环控制。
3.根据权利要求1所述的电动机控制方法,其特征在于,
当检测到所述旋转位置信号的异常时,在规定的高速角速度区域,通过所述无传感器矢量来控制驱动所述电动机,另一方面,在比所述高速角速度区域要低的低速角速度区域,通过基于电流引入法的开环控制来驱动所述电动机。
4.根据权利要求1所述的电动机控制方法,其特征在于,
在无传感器矢量控制中,与基于所述旋转位置信号的反馈控制相比,降低了位置速度控制的控制环增益。
5.根据权利要求3所述的电动机控制方法,其特征在于,
在无传感器矢量控制中,与基于所述旋转位置信号的反馈控制相比,降低了位置速度控制的控制环增益。
6.一种电动机驱动装置,该电动机驱动装置控制电动机的驱动,其特征在于,
通过权利要求1至5中任一项所述的电动机控制方法来控制所述电动机的驱动。
7.一种工业用机器人的控制方法,该控制方法独立地控制多个电动机的驱动来改变工业用机器人的臂的位置,其特征在于,
通过权利要求1至5中任一项所述的电动机控制方法来控制多个电动机中的每个电动机的驱动。
8.一种工业用机器人,该工业用机器人独立地控制多个电动机的驱动来改变臂的位置,其特征在于,
由权利要求6所述的电动机驱动装置来控制多个电动机中的每个电动机的驱动。
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