CN114731124A - 对至少一个伺服马达进行制动控制的方法、机器人和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助变频器(1)对至少一个伺服马达(M，M1‑M6)进行制动控制的方法，变频器包括：可连接到交流电压网络(2)的整流器电路(3)；在连接到交流电压网络(2)的状态下由交流电压网络(2)供电的直流电压中间电路(4)，直流电压中间电路具有中间电路电容器(5)和可通过直流电压中间电路(4)的制动斩波器(S7)接通和分离的制动电阻器(6)；以及至少一个由直流电压中间电路(4)供电的逆变器电路(7)，逆变器电路具有可操控的功率半导体开关(S1‑S6)。本发明还涉及一种相应设计的机器人(8)和一种所属的计算机程序产品。

Description

对至少一个伺服马达进行制动控制的方法、机器人和计算机 程序产品

技术领域

本发明涉及一种用于借助变频器对至少一个伺服马达进行制动控制的方法，该变频器包括：可连接到交流电压网络的整流器电路；在连接到交流电压网络上的状态下由交流电压网络供电的直流电压中间电路，该直流电压中间电路具有中间电路电容器和通过直流电压中间电路的制动斩波器可接通和断开的制动电阻器；以及至少一个由直流电压中间电路供电的逆变器电路，该逆变器电路具有可操控的功率半导体开关。本发明还涉及一种相应设计的机器人和一种相关的计算机程序产品。

背景技术

专利文献EP2224586A1公开了一种用于控制马达驱动的工业机器人的方法，该工业机器人包括至少一个驱动马达，该驱动马达由可连接到电网电压的供电电路供电，该供电电路包括至少一个可与电网电压连接的整流器电路、具有至少一个中间电路电容器的中间电路以及在输出侧连接到驱动马达上的桥接开关设备，该桥接开关设备为驱动马达提供交流或直流电源，其中驱动马达的供电电路通过用于对驱动马达进行加速和制动的控制设备来控制。在那里的用于对驱动马达进行电制动的方法包括步骤：将中间电路与电网分离并将中间电路电压调节到大于零的预定值，其中，中间电路电容器在驱动马达的发电运行中被馈电。

专利文献DE102007059492B4公开了一种工业机器人，其具有机器人臂，该机器人臂具有多个轴和至少一个电驱动器，该电驱动器具有三相交流马达和操控该三相交流马达的功率电子器件，其中功率电子器件具有驱动三相交流马达的三相逆变器和具有中间电路电容器并连接在三相逆变器上游的中间电路，该中间电路具有第一制动电阻器和第一开关，其中电驱动器被设计为使相关的轴运动，其中工业机器人被设计为，在紧急制动的框架下借助于两个彼此独立的电流路径使三相交流马达短暂地闭合，并在紧急制动期间闭合第一开关，将制动电阻器与中间电路电容器并联连接，以使用于紧急制动的两个电流路径之一延伸通过第一制动电阻器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对至少一个伺服马达进行制动控制的方法，该方法特别有效且安全地工作。

本发明的目的通过一种借助变频器对至少一个伺服马达进行制动控制的方法来实现，该变频器包括：可连接到交流电压网络的整流器电路；在连接到交流电压网络上的状态下由交流电压网络供电的直流电压中间电路，该直流电压中间电路具有中间电路电容器和通过直流电压中间电路的制动斩波器可接通和断开的制动电阻器；以及至少一个由直流电压中间电路供电的逆变器电路，该逆变器电路具有可操控的功率半导体开关，该方法包括以下步骤：

-将直流电压中间电路与交流电压网络分离，

-在发电制动运行中，通过操控逆变器电路的功率半导体开关来制动伺服马达，以便降低伺服马达的转速，

-操控制动斩波器，使制动电阻器在形成制动斩波器的接通阈值的最大中间电路电压的情况下被接通，并在形成制动斩波器的关断阈值的最小中间电路电压的情况下被分离，其中

-在伺服马达的发电制动运行期间，根据伺服马达的瞬时转速动态地改变接通阈值和/或关断阈值。

根据本发明的方法原则上可以在操控单个伺服马达时来执行。然而，根据本发明的方法尤其可以在操控至少两个伺服马达时来执行。在操控机器人臂的驱动器的特定实施方式中，根据本发明的方法可以例如在控制六个或七个伺服马达时执行，这些伺服马达形成机器人臂的驱动器。

根据本发明，制动控制是指在执行该方法期间，一个或多个伺服马达既不是通过机械制动器进行制动，也不是通过(电)机械制动器进行制动，也不是通过短路制动器进行制动，而是在执行该方法期间，仅在一个或多个伺服马达的主动操控逆变器电路的发电运行中进行制动。因此，在这样对一个或多个伺服马达的主动操控发电运行中，电能是通过逆变器电路被供应到直流电压中间电路中或进行能量交换，从而通过对逆变器电路的功率半导体开关的接通和关断操控，能够将相应的交流电流导入到一个或多个伺服马达的绕组中，这会产生磁场，该磁场在一个或多个伺服马达轴上产生制动机械力。制动意味着降低相应伺服马达轴的转速。并非必须执行制动直至相应的伺服马达轴完全停止。相反，制动可以只从较高的第一转速执行至较低的第二转速，该第二转速小于第一转速。

在根据本发明方法之一对两个或更多个伺服马达进行制动操控的情况下，不需要对所有的伺服马达同时进行制动操控。相反，可以在任意时间点选择性地对伺服马达的一子集的第一子组进行制动操控，而伺服马达的另一子集的第二子组则是以恒定的速度稳定地未被驱动，即处于空转中，甚或是被加速驱动。在特殊状态下，只能对单个伺服马达进行发电制动操控，而其它伺服马达不能被发电制动操控。在特殊状态下，可以同时对所有伺服马达进行发电制动操控。

所述至少一个伺服马达借助根据本发明的变频器对其位置(马达位置，即，马达轴的瞬时角位置)、转速、加速度和/或其制动特性(负加速度)进行电操控。在两个或更多个伺服马达的情况下，变频器具有与伺服马达数量相对应的数量的逆变器电路。所述多个逆变器电路在此被连接到一共用直流电压中间电路上。当变频器连接到交流电压网络时，该共用直流电压中间电路通过一共用整流器电路从同一交流电压网络供电。然而，在根据本发明的制动操控方法期间，变频器、特别是共用整流器电路会暂时与交流电压网络分离。这意味着，在两个或更多个伺服马达的情况下，在没有伺服马达被制动操控的状态下，变频器将重新连接到交流电压网络。

交流电压网络提供来自能源供应商电网的电能。这通常是一低压电网。低压电网可以特别是三相交流电压网络。三相交流电压网络提供正弦网络交流电压。该正弦网络交流电压可以特别是具有有效值，在该有效值下，在三相交流电压网络的火线(Auβenleiter)与三相交流电压网络的零线(Neutralleiter)之间存在例如230伏特的电压，并且在三根火线中的每两根之间存在例如400伏特的电压。电网频率例如可以是50赫兹或60赫兹。三相交流电压网络可以特别是被构造为TN***，该TN***包括三根火线(L1、L2、L3)、一根零线(N)和一根地线(PE)。

变频器的整流器电路可以例如是三相整流器。三相整流器能够以非受控三相交流电桥的构型实现。

当变频器连接到交流电压网络时，由交流电压网络向直流电压中间电路提供电能。当直流电压中间电路与交流电压网络分离时，如在其中执行根据本发明方法的运行时间中的情况那样，直流电压中间电路仅由来自逆变器电路的电能供电，该逆变器电路在至少一个伺服马达的发电运行中可以提供电能。

在执行根据本发明的方法的运行时间期间，还可以由中间电路电容器向外输出电能，并且更确切地说或者输出到逆变器电路，或者输出到制动电阻器。

制动电阻器被构造为，在其接通到直流电压中间电路的状态下从直流电压中间电路提取电能并将其转换为热量。在其与直流电压中间电路分离的状态下，制动电阻器对直流电压中间电路没有电性作用，即，直流电压中间电路在制动电阻器的分离状态下保持不受制动电阻器影响。

制动斩波器是可操控的开关，制动电阻器通过制动斩波器与直流电压中间电路接通和/或分离。就此而言，制动斩波器能够以脉宽控制的方式运行。

由直流电压中间电路供电的逆变器电路包括功率半导体开关，该功率半导体开关可以例如由所配属的驱动电路电子操控。逆变器电路可以是三相逆变器，并且例如被构造为两级逆变器(U-换流器)或脉冲逆变器。在逆变器电路中，当电流和电压具有相同符号时，功率半导体开关将电能传送到伺服马达。因此，电能从直流电压中间电路流出并流入到伺服马达中。根据本发明，在发电运行中，配属于功率半导体开关的空载二极管不导出电能，以便将所产生的能量从一个或多个伺服马达输送回直流电压中间电路中，即中间电路电容器中，但是功率半导体开关保持激活并相应地由配属于功率半导体开关的驱动电路控制，以便从伺服马达中汲取电能并将其馈入到直流电压中间电路中，即中间电路电容器中。

在根据本发明的方法中，首先是将直流电压中间电路与交流电压网络分离。这例如在紧急关断由所述至少一个伺服马达驱动的相应机器的情况下，对于必须遵守的某些安全要求而言至少是有利的，甚或是绝对必要的。

因此，例如在工业机器人中，如果发生0类别的紧急停止(例如，根据标准EN60204)，则规定立即中断供电，特别是在例如机械分离的情况下，即传动系中的脱耦和/或机械制动不能单独实现时。

另一方面，机器，例如示例性的工业机器人，可以具有***状态，在这些***状态下，伺服马达的受控转速降低、特别直至零转速下的静止状态，要比通过单纯的机械制动更快，在这样的机械制动中伺服马达是以转速不受调节的方式停下来。

因此，在根据本发明的方法中，是通过在发电制动运行中主动操控逆变器电路的功率半导体开关来实现对至少一个伺服马达的制动，以便在控制技术上受控地降低伺服马达的转速。然而，由于变频器在所讨论的情况下是与交流电压网络分离的，因此根据本发明将确保在直流电压中间电路中一方面保留足够的电能用以运行逆变器电路，但是另一方面又将直流电压中间电路中的能量减小到可能的最小值，从而至少在很大程度上甚或是完全防止至少一个伺服马达的不期望的、可能有缺陷的重启。因此，通过这种方式，还可以实现安全断开力矩(STO，Safe Torque Off，安全扭矩断开)的功能。

根据本发明，这通过如下方式实现：操控制动斩波器，使得制动电阻器在形成制动斩波器的接通阈值的最大中间电路电压的情况下被接通，并在形成制动斩波器的关断阈值的最小中间电路电压的情况下被分离。同时，接通阈值和/或关断阈值在伺服马达的发电制动运行期间根据伺服马达的瞬时转速动态地改变。通过动态地改变接通阈值和/或关断阈值，存储在直流电压中间电路中的电能的量可以动态地匹配于瞬时所需的条件，更确切地说是关于两个目标变量，即：足够高的能量，从而能够为逆变器电路供应电能，从而使伺服马达可以发电运行，即被制动；和尽可能低的能量，以便从***中获取足够的能量，从而可靠地防止可能发生的、危险的、意外的伺服马达重启。

相比于现有技术中已知的施加在中间电路电容器上的中间电路电压只能调节到预定的目标值，根据本发明这样的目标值不是固定设定的，而是在至少一个伺服马达的发电运行期间动态地改变制动斩波器的接通阈值和/或关断阈值。

在一种特定的实施方式中，在伺服马达的发电制动运行期间，根据伺服马达的瞬时转速，动态地改变接通阈值和/或关断阈值，使得中间电路电压随着伺服马达转速的降低而连续地减小。

在多于单个伺服马达的情况下，中间电路电压可以随着在发电运行期间瞬时感应出最高电压的伺服马达的转速降低而连续地减小。在执行根据本发明方法的过程中，即在制动过程持续期间，用作参考的伺服马达可以在必要时根据随着其降低的转速而连续减小的中间电路电压而变化。亦即，如果中间电路电压目前据以减小的伺服马达已经停止，或者其瞬时转速至少降低到另一个伺服马达具有更高转速的程度，使得中间电路电压感应出更大的电压，则可以说为了调节中间电路电压而切换到该另一个伺服马达，使得该另一个伺服马达就此形成用于调节中间电路电压的新的主导变量

伺服马达的转速可以根据马达位置传感器所测量的伺服马达的瞬时转速来确定。为此，可以基于在两个不同的时间点所检测到的伺服马达轴的两个角位置来确定、即计算瞬时转速。

作为利用马达位置传感器测量伺服马达转速的替代方案，或者作为利用马达位置传感器测量伺服马达转速的补充，可以基于所测量到的瞬时存在于伺服马达中的伺服马达的马达电压来确定伺服马达的转速，例如用于提供冗余的、特别是多样化的分析。为此，可以基于伺服马达的与构型相关的、关于所测得的瞬时存在马达电压的固定特征曲线，从特征曲线中读取伺服马达的瞬时转速。

中间电路电压的减小可以特别是与伺服马达的转速降低成比例地进行。中间电路电压的减小可以特别是与伺服马达的转速降低同步地进行。

随着伺服马达的转速降低，与伺服马达耦接的运动***的动能减小，例如与伺服马达的马达轴连接的传动装置、机器人臂的节肢和/或机器人臂的节肢和关节的远端侧子链(Teilkette)。结果是，由于减小的动能，制动所耦接的运动***只需要更少的制动能量，以便能够将仍处于缓慢运动中的运动***制动到静止状态。在理想情况下，在与伺服马达耦接的运动***处于静止状态的时间点上，中间电路中的电能被完全或至少很大程度上被去除。这导致另一个优点：即，由于中间电路中不存在足以使伺服马达能够启动的电能，因此伺服马达已经不再可能发生不期望的、即可能由故障引起的重启。

在一种特别的扩展方案中，可以在伺服马达的发电制动运行期间根据伺服马达的瞬时转速改变接通阈值和/或关断阈值，从而使得接通阈值和/或关断阈值的改变是基于借助马达位置传感器测量到的伺服马达的瞬时转速或基于所测量到的瞬时存在于伺服马达中的伺服马达的马达电压来进行。

亦即，在第一实施方式变型中，可以基于借助马达位置传感器所测量的伺服马达的瞬时转速来进行接通阈值和/或关断阈值的改变。马达位置传感器用于检测伺服马达的马达轴的瞬时旋转角位置。马达位置传感器还被称为旋转编码器。根据任意两个在不同时间点检测到的伺服马达的马达轴的旋转角位置，还可以推导并由此确定伺服马达的马达轴的旋转速度和/或旋转加速度。例如，坐标转换器(Resolver)、增量编码器、还有绝对值传感器均可以用作马达位置传感器。

然而，在第二实施方式变型中，接通阈值和/或关断阈值的改变还可以基于所测量到的瞬时存在于伺服马达中的伺服马达的马达电压来进行。众所周知，在伺服马达中，马达电压、即绕组中的电压与伺服马达的马达轴的转速成比例。就此而言，伺服马达的马达电压可以直接从与根据本发明的变频器的逆变器电路连接的电路中电性量取(elektrischabgegriffen)。结果是，在该第二实施方式变型中不需要单独的传感器构件。

在伺服马达的发电制动运行期间，接通阈值和/或关断阈值可以根据伺服马达的瞬时转速降低至预定的最小阈值，特别是将关断阈值降低至低于交流电压网络的电网电压的最小阈值。

通俗地说，接通阈值和关断阈值定义了一个具有滞后的两点调节器，这样，当超过接通阈值时，制动斩波器从较低的电压起将制动电阻器接入到直流电压中间电路中，使得电能在制动电阻器中转换成热量并且中间电路电压下降。然而，当电压从较高电压开始下降时，直流电压中间电路中的电压必须越过接通阈值继续下降，直至其下降到低于关断阈值的电压。就此而言，关断阈值总是低于接通阈值，确切地说是低于确定了滞后的电压差。当低于关断阈值时，制动斩波器从较高的电压起将制动电阻器再次与直流电压中间电路分离，使得在直流电压中间电路中，中间电路电压可以再次上升。

通过将最小阈值降低到低于交流电压网络的电网电压的电压值，可以使中间电路电压最大程度地下降，这允许发电功率最大化，从而使得一个或多个伺服马达能够以最大的发电能量被制动。

因此，最小阈值可以下降到零。然而，可以根据操控类型设置为，逆变器电路的驱动器，即逆变器电路的功率半导体开关，也是通过来自变频器的直流电压中间电路的电能来供电。在这种情况下，将最小阈值降低到零伏是不适当的。

因此，在一种特别的实施方式中，在伺服马达的发电制动运行期间，接通阈值和/或关断阈值可以根据伺服马达的瞬时转速仅下降到这样的最小阈值：在该最小阈值的情况下，在直流电压中间电路中施加最小电压，在该最小电压下仍能通过操控逆变器电路的功率半导体开关来确保伺服马达的发电制动运行。该最小阈值例如可以处在零和交流电压网络的电网电压之间。

为了同时操控至少两个伺服马达，变频器可以具有与伺服马达数量相对应数量的逆变器电路，这些逆变器电路连接到变频器的共用直流电压中间电路，其中，在至少两个伺服马达中的一个或多个的发电制动运行期间，接通阈值和/或关断阈值根据瞬时感应出最高中间电路电压的伺服马达的瞬时转速而动态地改变。

在示例性机器人臂的应用情况下，机器人臂可以具有多个关节和多个节肢，这些节肢可以通过机器人臂的关节的运动而相对于彼此调节。在此，每个关节均可以配属有自己的伺服马达。多个伺服马达中的每一个都被构造为，调整对应于其的机器人臂的关节，更确切地说是通过伺服马达的自动操控来调整。为此，机器人臂可以具有控制装置，该控制装置被设计用于自动操控机器人臂的伺服马达，以便通过被驱动的关节运动来自动地相对调整机器人臂的节肢。

每一个关节并且因此每一个配属于相应关节的伺服马达使一运动***运动，该运动***相应地由在机器人臂的运动链中设置在伺服马达上游的远端侧运动子***形成。因此，在运动链中布置在更近端的伺服马达(机器人臂的基轴的伺服马达)通常必须以比布置在更远端的伺服马达(机器人臂的手轴的伺服马达)更高的动能被制动。然而在任何时间点上，均可以根据机器人臂的关节的姿势，以瞬时最高的制动载荷加载另一个伺服马达。因此，例如可能会出现以下情况：刚好是克服重力向上运动的基础关节应该被制动，并且制动力因此主要由重力提供，并且所配属的伺服马达因此不会承受特别的电性制动载荷。另一方面，机器人臂的较轻的手关节可以刚好沿重力方向运动，从而在制动时，必须首先通过伺服马达克服作用的重力加速度，并因此使得配属于该较轻手关节的伺服马达承受特别高的电性制动载荷。

因此，在执行根据本发明方法的过程中，也就是在制动过程持续期间，用作参考的伺服马达可以在必要时根据随着其降低的转速而连续减小的中间电路电压而变化。亦即，如果中间电路电压目前据以减小的伺服马达已经停止，或者其瞬时转速至少降低到另一个伺服马达具有更高转速的程度，使得中间电路电压感应出更大的电压，则可以说为了调节中间电路电压而切换到该另一个伺服马达，使得该另一个伺服马达就此形成用于调节中间电路电压的新的主导变量

在根据本发明的所有实施方式变型中，通过使中间电路电容器仅由至少一个伺服马达生成的能量从逆变器电路供电，可以在伺服马达的发电制动运行期间，在接通阈值和/或关断阈值的动态改变期间，在直流电压中间电路的制动斩波器已经断开制动电阻器的状态下，提高直流电压中间电路中的电能。

所述至少一个伺服马达可以特别是永磁激励同步电机。

根据本发明的目的还通过一种机器人来实现，该机器人具有机器人臂，该机器人臂具有多个关节和多个节肢，这些节肢可以通过机器人臂的关节的运动而相对于彼此调节，其中至少一个关节配属有伺服马达，该伺服马达被构造为，调整该至少一个关节，更确切地说是通过伺服马达的自动操控来调整；并且该机器人具有控制装置，该控制装置被设计用于自动操控机器人臂的至少一个伺服马达，以便通过被驱动的关节运动来自动地相对调整机器人臂的节肢，其中控制装置被构造和设计为执行根据所描述的实施方式的方法。

控制装置可以被构造为机器人控制器的一部分。然而替代地，控制装置也可以被构造为例如通过通信连接与机器人控制器相互作用的单独的控制单元。该控制装置特别是被构造用于操控变频器，该变频器包括可连接到交流电压网络上的整流器电路、在连接到交流电压网络的状态下由交流电压网络供电的直流电压中间电路，该直流电压中间电路具有中间电路电容器、可通过直流电压中间电路的制动斩波器接通和分离的制动电阻器、以及至少一个由直流电压中间电路供电的逆变器电路，该逆变器电路具有可操控的功率半导体开关。

本发明的目的还通过一种计算机程序产品来实现，其具有机器可读的载体，在该载体上存储有程序代码，该程序代码能够由根据本发明的机器人的控制装置读取，并且当程序代码由控制装置执行时，所述控制装置被构造和/或设计为执行根据所描述的实施方式中任一种所述的方法。

计算机程序产品可以例如是CD、DVD或U盘(USB-Stick)。然而，计算机程序产品也可以是控制卡，在该控制卡上集成有微处理器。计算机程序产品也能够以下载的形式实现，这可以通过互联网或另一个网络来提供和销售。

因此，机器可读载体可以是存储有程序代码的CD、DVD或微处理器。机器可读载体也可以是硬盘或SSD驱动器，其上已经例如通过下载而下载有程序代码，特别是以数据包的形式。

程序代码可以由存储在机器可读载体上的经编辑的程序和/或数据来表示。

通过读取经编辑的程序和/或数据，已读取的控制装置被构造和/或设计为能够执行根据本发明的方法。

当控制装置实际上相应地执行程序代码、即经编辑的程序和/或实际上相应地处理数据时，执行根据本发明的方法。

附图说明

下面将参照附图详细阐述本发明的具体实施例。这些示例性实施例的具体特征可以根据需要被单独或以其它的组合考虑以代表本发明的一般性特征，而与它们具体在本文中哪里被提到无关。其中：

图1示出了根据本发明方法的流程图，

图2示出了示例性工业机器人的侧视图，其包括带有节肢、关节和伺服马达的机器人臂和被设计用于执行根据本发明方法的机器人控制器，

图3示意性示出了具有伺服马达的示例性变频器的电路图，以及

图4示意性示出了示例性变型的变频器的电路图，其具有两个或更多个伺服马达，这些伺服马达连接到共用的直流电压中间电路。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的用于通过变频器1(图3，图4)对至少一个伺服马达M进行制动控制的基本方法流程图。

如图3和图4中所示，变频器1可以具有：能够连接到交流电压网络2的整流器电路3；在连接到交流电压网络2的状态下由交流电压网络2供电的直流电压中间电路4，该直流电压中间电路具有中间电路电容器5和可以通过直流电压中间电路4的制动斩波器S7接通和分离的制动电阻器6；以及至少一个由直流电压中间电路4供电的逆变器电路7，该逆变器电路具有可操控的功率半导体开关S1至S6。

如图1所示，根据本发明的方法包括以下步骤：

在第一步骤V1中，将直流电压中间电路4与交流电压网络2分离。

在接下来的第二步骤V2中，通过在发电制动运行中操控逆变器电路7的功率半导体开关S1-S6，对伺服马达M进行制动，以便降低伺服马达M的转速，

在第三步骤V3中，对制动斩波器S7进行操控，使得制动电阻器6在形成制动斩波器S7的接通阈值的最大中间电路电压下被接通，并且在形成制动斩波器S7的关断阈值的最小中间电路电压下被分离，其中，根据步骤V4，接通阈值和/或关断阈值在伺服马达M的发电制动运行期间根据伺服马达M的瞬时转速而动态地改变。

图2示出了工业机器人8，其具有机器人臂9和机器人控制器10。在本实施例中，机器人臂9包括多个相继布置并借助关节L1至L6可旋转地相互连接的节肢G1至G7。

工业机器人8具有机器人控制器10，该机器人控制器被配置为执行机器人程序并使机器人臂9的节肢G1-G7和关节L1-L6自动运动。所述多个节肢G1-G7中的一个节肢形成机器人臂9的末端节肢(G7)，该末端节肢具有工具法兰11。

工业机器人8的机器人控制器10被构造或设计为执行机器人程序，通过该机器人程序，机器人臂9的关节L1至L6可以根据机器人程序自动化或在手动运行中自动地调节或旋转运动。为此，机器人控制器10连接到可操控的电驱动器，即伺服马达M1至M6，这些伺服马达被设计用于调节机器人臂9的各个关节L1至L6。

在本实施例的情况下，节肢G1至G7包括机器人基座13和转盘14，该转盘相对于机器人基座13围绕竖直延伸的轴A1可旋转地安装。机器人臂9的其它节肢包括摇臂15、悬臂16和优选为多轴的机器人手17，该机器人手具有被构造为工具法兰11用于紧固工具的紧固装置。摇臂15在下端部上，即在摇臂15的关节L2(也可被称为摇臂轴承头)上，围绕优选水平的转动轴A2可枢转地安装在转盘14上。

在摇臂15的上端部，在摇臂15的第一关节L3上，又围绕同样优选水平的轴A3可枢转地安装有悬臂16。该悬臂在端侧承载机器人手17，该机器人手具有优选为三个的转动轴A4、A5、A6。关节L1至L6能够通过机器人控制器10分别由一电动伺服马达M1至M6程序控制地驱动。为此，如图3和图4所示，伺服马达M1至M6被分配给根据本发明的变频器1。

如图3和图4所示，变频器1可以连接到交流电压网络2。交流电压网络2可以是例如50赫兹的三相交流电压网络。其可以特别是被配置为TN***。

如果变频器1连接到交流电压网络2，则其整流器电路3可以将由交流电压网络2供应的交流电压转换成相应的直流电压。然后将直流电压供应给直流电压中间电路4。直流电压中间电路4配置有中间电路电容器5和制动电阻器6，该制动电阻器可以通过直流电压中间电路4的制动斩波器S7被接通和分离。

在直流电压中间电路4上连接有至少一个由直流电压中间电路4供电的逆变器电路7，其具有可操控的功率半导体开关S1至S6。

在图3所示实施例的情况下，只有唯一一个逆变器电路7连接到直流电压中间电路4。该唯一的逆变器电路7向根据图3的唯一的伺服马达M供电。

在图4所示实施例的情况下，有多个逆变器电路7连接到直流电压中间电路4。所述多个逆变器电路7分别向根据图4的多个伺服马达M1至M6之一供电。在图4中仅完全示出了两个逆变器电路7和两个伺服马达M1和M2以作说明之用。虚线箭头和标记M3、M4表示多个其他的伺服马达M3、M4等以及其他的逆变器电路7，它们全部连接到共用的直流电压中间电路4上。

在图2所示的示例性工业用机器人8的情况下，例如可以针对机器人臂9的六个关节L1至L6的六个伺服马达M1至M6设置总共六个逆变器电路7。

Claims (10)

1.一种通过变频器(1)对至少一个伺服马达(M，M1-M6)进行制动控制的方法，所述变频器包括：能够连接到交流电压网络(2)的整流器电路(3)；在连接到所述交流电压网络(2)的状态下由所述交流电压网络(2)供电的直流电压中间电路(4)，所述直流电压中间电路具有中间电路电容器(5)和制动电阻器(6)，所述制动电阻器能够通过所述直流电压中间电路(4)的制动斩波器(S7)被接通和分离；以及至少一个由所述直流电压中间电路(4)供电的逆变器电路(7)，所述逆变器电路具有可操控的功率半导体开关(S1-S6)，所述方法包括以下步骤：

-将所述直流电压中间电路(4)与所述交流电压网络(2)分离，

-在发电制动运行中，通过操控所述逆变器电路(7)的功率半导体开关(S1-S6)来制动所述伺服马达(M，M1-M6)，以便降低所述伺服马达(M，M1-M6)的转速，

-操控所述制动斩波器(S7)，使得所述制动电阻器(6)在形成所述制动斩波器(S7)的接通阈值的最大中间电路电压的情况下接通，并在形成所述制动斩波器(S7)的关断阈值的最小中间电路电压的情况下分离，其中，

-在所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行期间，根据所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速，动态地改变所述接通阈值和/或所述关断阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行期间，根据所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速，动态地改变所述接通阈值和/或所述关断阈值，使得中间电路电压随着所述伺服马达(M，M1-M6)的转速的降低而连续地减小。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中间电路电压的减小与所述伺服马达(M，M1-M6)的转速的降低成比例地进行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述接通阈值和/或所述关断阈值在所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行期间根据所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速而改变，其中所述接通阈值和/或所述关断阈值的改变是基于借助马达位置传感器所测量到的所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速或基于所测量到的存在于所述伺服马达(M，M1-M6)中的所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时马达电压来进行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行期间，根据所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速，将所述接通阈值和/或所述关断阈值下降至预定的最小阈值，特别是将所述关断阈值下降至低于所述交流电压网络(2)的电网电压的最小阈值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行期间，根据所述伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速，将所述接通阈值和/或所述关断阈值仅下降到这样的最小阈值：在该最小阈值的情况下，在所述直流电压中间电路(4)中施加最小电压，在所述最小电压的情况下仍能通过操控所述逆变器电路(7)的功率半导体开关(S1-S6)来确保所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为了同时操控至少两个伺服马达(M，M1-M6)，所述变频器(1)具有与所述伺服马达(M，M1-M6)的数量相对应数量的逆变器电路(7)，所述逆变器电路连接到所述变频器(1)的共用的直流电压中间电路(4)，其中，在所述至少两个伺服马达(M，M1-M6)中的一个或多个的发电制动运行期间，所述接通阈值和/或所述关断阈值根据瞬时感应出最高中间电路电压的伺服马达(M，M1-M6)的瞬时转速而动态地改变。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，通过使所述中间电路电容器(5)仅由至少一个伺服马达(M，M1-M6)生成的能量从所述逆变器电路(7)供电，在所述伺服马达(M，M1-M6)的发电制动运行期间，在所述接通阈值和/或所述关断阈值的动态改变期间，在所述制动斩波器(S7)已经断开所述制动电阻器(6)的所述直流电压中间电路(4)的状态下，提高所述直流电压中间电路(4)中的电能。

9.一种机器人，具有机器人臂(9)，所述机器人臂具有多个关节(L1-L6)和多个节肢(G1-G7)，所述节肢能够通过所述机器人臂(9)的关节(L1-L6)的运动而相对于彼此调节，其中至少一个关节(L1-L6)配属有伺服马达(M，M1-M6)，所述伺服马达被构造为调整所述至少一个关节(L1-L6)，更具体地说是通过所述伺服马达(M，M1-M6)的自动操控来调整，并且所述机器人具有控制装置(10)，所述控制装置被设计用于自动操控所述机器人臂(9)的至少一个伺服马达(M，M1-M6)，以便通过被驱动的所述关节(L1-L6)的运动来自动地相对调整所述机器人臂(9)的节肢(G1-G7)，其中所述控制装置(10)被构造和设计为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，具有机器可读的载体，在所述载体上存储有程序代码，所述程序代码能够由根据权利要求9所述的机器人(9)的控制装置(10)读取，并且当所述程序代码由所述控制装置(10)执行时，所述控制装置被构造和/或设计为执行权利要求1至8中任一项所述的方法。

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