專利名稱：機(jī)器人用的伺服馬達(dá)控制裝置以及機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)的控制裝置以及機(jī)器人。
背景技術(shù)：
一般采用永久磁鐵型的同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)。該永久磁鐵型的同步電機(jī)，因?yàn)闀a(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)速度成比例的反電動(dòng)勢，所以采用了各種在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過流過對轉(zhuǎn)矩沒有貢獻(xiàn)的無功電流，進(jìn)行在電上消除反電動(dòng)勢的影響的弱磁場控制，來提高高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩特性的方法。
例如，已知的一種弱磁場控制(參考特開2003-052199號公報(bào))，其對應(yīng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)數(shù)，求出將最大負(fù)荷時(shí)候的馬達(dá)端子電壓設(shè)在馬達(dá)控制的最大輸出電壓以內(nèi)的最大負(fù)荷時(shí)d相電流指令值和將無負(fù)荷時(shí)候的馬達(dá)端子電壓設(shè)在馬達(dá)控制裝置的最大輸出電壓以內(nèi)的最小負(fù)荷時(shí)d相電流指令值，并將根據(jù)馬達(dá)的負(fù)荷內(nèi)插兩個(gè)d相電流指令值的值作為d相電流指令。
還有一種弱磁場控制也為人熟知(參考特開平8-27559公報(bào))，其在馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)數(shù)超過設(shè)定旋轉(zhuǎn)數(shù)的時(shí)候，根據(jù)最大速度下的最大輸出時(shí)的d相電流和最大速度下的無負(fù)荷時(shí)的d相電流的差和轉(zhuǎn)矩指令，求出最大d相電流值，將該d相電流值乘以將旋轉(zhuǎn)數(shù)作為參數(shù)的函數(shù)值并求出d相電流指令。
如上所述，因?yàn)槿醮艌隹刂茖?shí)際上必須有電流流過馬達(dá)的線圈，所以由于該電流會使線圈發(fā)熱。即，若進(jìn)行弱磁場控制，就可以提高高速時(shí)的馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩特性，但是，也會產(chǎn)生由于馬達(dá)溫度的上升相反地會破壞連續(xù)輸出特性的問題。
圖3a是表示進(jìn)行了弱磁場控制和沒有進(jìn)行弱磁場控制時(shí)候的馬達(dá)實(shí)際速度下的最大轉(zhuǎn)矩特性的示圖。從該圖中可以了解，進(jìn)行了弱磁場控制的一方可以在高速區(qū)域下提高最大轉(zhuǎn)矩。另一方面，圖3b是表示進(jìn)行了弱磁場控制和沒有進(jìn)行弱磁場控制時(shí)候的馬達(dá)實(shí)際速度下的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩特性的示圖。如圖3b所示，如果進(jìn)行弱磁場控制，則連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩在高速區(qū)域下降低。
另一方面，因?yàn)闄C(jī)器人具有多個(gè)關(guān)節(jié)軸，為了驅(qū)動(dòng)各個(gè)軸需要使用伺服馬達(dá)。在該機(jī)器人中使用的伺服馬達(dá)中，連續(xù)額定輸出特性對于重力所作用的軸十分重要。另外，也希望在重力沒有作用的軸上，改善加、減速特性，并延長機(jī)器人的動(dòng)作循環(huán)時(shí)間。因此，以往在機(jī)器人的軸中，使用有適合該軸的動(dòng)作條件特性的規(guī)格的伺服馬達(dá)，不同的軸使用的伺服馬達(dá)的規(guī)格不同。
如果在機(jī)器人的各個(gè)軸驅(qū)動(dòng)中使用的各個(gè)伺服馬達(dá)的規(guī)格不同，則必須使用與伺服馬達(dá)相關(guān)的不同硬件，如果硬件不同，則其維護(hù)也不同，這樣會帶來一定的不便。而且，機(jī)器人的維護(hù)管理也變得既復(fù)雜又麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以調(diào)整最大轉(zhuǎn)矩特性和/或連續(xù)輸出特性，并且可以調(diào)整為適合機(jī)器人的每個(gè)軸驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)輸出特性的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置以及易于維護(hù)管理的機(jī)器人。
本發(fā)明是一種控制用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)的控制裝置，其具備產(chǎn)生用于消除上述伺服馬達(dá)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢的弱磁場電流的電流生成部；調(diào)整上述電流生成部生成的弱磁場電流大小的弱磁場電流調(diào)整部。
控制裝置還可以具備使上述機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的教授動(dòng)作的控制部、判斷該一個(gè)循環(huán)動(dòng)作中的最大轉(zhuǎn)矩不足的最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部，在上述最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部判斷出最大轉(zhuǎn)矩不足的時(shí)候，上述弱磁場電流調(diào)整部可以使弱磁場電流增加。
最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部，可以在轉(zhuǎn)矩指令達(dá)到規(guī)定最大值的時(shí)候判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
或者，最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部，可以在電流控制回路輸出的電壓指令達(dá)到由變換器可供給的電壓的最大值的時(shí)候，判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
或者，最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部，可以在指令位置和實(shí)際位置的差在規(guī)定值以上的時(shí)候，判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
控制裝置，還可以具備讓上述機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的教授動(dòng)作的指令部、和判斷該一個(gè)循環(huán)動(dòng)作中的連續(xù)額定輸出不足的連續(xù)額定輸出不足判斷部，在上述連續(xù)額定輸出不足判斷部判斷出連續(xù)額定輸出不足的時(shí)候，上述弱磁場電流調(diào)整部可以使弱磁場電流減少。
控制裝置，可以具有檢測上述伺服馬達(dá)溫度的溫度傳感器，上述連續(xù)額定輸出不足判斷部，可以在上述溫度傳感器的輸出比規(guī)定值還高的時(shí)候判斷為連續(xù)額定輸出不足。
或者，連續(xù)額定輸出不足判斷部，可以在流過上述伺服馬達(dá)的實(shí)際電流的均方根值比規(guī)定值還高的時(shí)候判斷為輸出不足。
另外，控制裝置，還可以具備讓上述機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的所決定規(guī)定的動(dòng)作的控制部、計(jì)算出針對該一個(gè)循環(huán)動(dòng)作中的最大轉(zhuǎn)矩的余裕度和針對連續(xù)額定輸出的馬達(dá)額定輸出余裕度的余裕度計(jì)算部，上述弱磁場電流調(diào)整部，可以在上述余裕度計(jì)算部求出的余裕度少的情況下，加大弱磁場電流，在針對馬達(dá)的額定輸出的余裕度少的情況下，減少弱磁場電流，從而對照軸的特性來優(yōu)化弱磁場電流。
余裕度計(jì)算部，可以通過針對限制轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩極限值的動(dòng)作中的最大轉(zhuǎn)矩指令值計(jì)算出對上述最大轉(zhuǎn)矩的余裕度。
余裕度計(jì)算部，可以通過針對上述伺服馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩的動(dòng)作中的每個(gè)軸的轉(zhuǎn)矩的均方根值來計(jì)算出針對上述伺服馬達(dá)的額定輸出的余裕度。
進(jìn)而，依據(jù)本發(fā)明的其他方式，提供了一種作為至少2個(gè)軸以上的軸的驅(qū)動(dòng)源、具有通過本發(fā)明相關(guān)的上述機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置所控制的相同規(guī)格的伺服馬達(dá)的機(jī)器人。


圖1a和1b是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方框圖；圖2是本實(shí)施方式中的弱磁場電流修正計(jì)算單元的處理流程圖；圖3a和3b分別是表示在進(jìn)行弱磁場控制和沒有進(jìn)行弱磁場控制時(shí)候的最大轉(zhuǎn)矩特性和連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩特性的示圖；圖4是表示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖4是表示本發(fā)明的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置的基本結(jié)構(gòu)的方框圖?？刂朴糜隍?qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)M的控制裝置，具備生成用于消除伺服馬達(dá)M產(chǎn)生的反電動(dòng)勢的弱磁場電流的電流生成部，即，電流指令生成器4；調(diào)整電流生成部4生成的弱磁場電流大小的弱磁場電流調(diào)整部11、12。
圖1a和1b是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置的重要部分的方框圖。從上位的控制部或者控制裝置20輸出位置指令，并從該位置指令中，減去檢測出永久磁鐵型的同步電機(jī)構(gòu)成的伺服馬達(dá)M的速度和位置的來自傳感器S1的位置反饋，求出位置偏差。位置控制器1將該位置偏差乘以位置增益，求出速度指令。從該速度指令中減去來自傳感器S1的速度反饋ω，求出速度偏差，速度控制器2根據(jù)該速度偏差進(jìn)行比例積分等的速度閉環(huán)處理，然后求出轉(zhuǎn)矩指令。如果該轉(zhuǎn)矩指令超過通過伺服馬達(dá)M的規(guī)格決定的轉(zhuǎn)矩極限值，則轉(zhuǎn)矩極限設(shè)定部3減去該轉(zhuǎn)矩極限值作為轉(zhuǎn)矩指令T CMD，并輸出到電流指令生成器4中。
電流生成部即電流指令生成器4，將該轉(zhuǎn)矩指令T CMD作為q相的電流指令I(lǐng) QCMD，另外，根據(jù)速度反饋檢測出的伺服馬達(dá)的實(shí)際速度ω輸出進(jìn)行了參數(shù)設(shè)定的d相電流指令I(lǐng) DCMD。如后所述，在d相電流指令值I DCMD上加上來自弱磁場電流修正計(jì)算部11的修正量，并將已經(jīng)修正的d相電流指令值輸出到d相電流回路處理中。另外，在本實(shí)施方式中，通過弱磁場電路修正計(jì)算部11和將其輸出的修正值加上電流指令生成器4輸出的d相電流指令值IDCMD的加法部12，構(gòu)成了本發(fā)明的弱磁場電流調(diào)整部。
分別減去從已經(jīng)修正的d相電流指令值(I DCMD)、q相電流指令I(lǐng) QCMD反饋來的d相電流Id、q相電流Iq，并求出電流偏差，分別通過d相電流控制器5d和q相電流控制器5q求出d相電壓指令值V DCMD和q相電壓指令值VQCMD。通過從dq相向3相轉(zhuǎn)換電壓指令的轉(zhuǎn)換單元，即轉(zhuǎn)換器6，將該d相電壓指令值V DCMD和q相電壓指令值V QCMD轉(zhuǎn)換到U、V、W相的3相電壓指令，并通過功率放大器9對伺服馬達(dá)M進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
另外，用電流檢測器10u、10v檢測出伺服馬達(dá)M內(nèi)流過的3相電流內(nèi)的2相電流(在圖示的例子中是U相、V相的電流Iu、Iv)，根據(jù)該3相電流的2相電流Iu、Iv，從3相向dq相進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元7進(jìn)行d相電流Id、q相電流Iq轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行反饋。另外，符號8是用于根據(jù)位置·速度傳感器S1檢測出的信號檢測出伺服馬達(dá)M的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的累加計(jì)數(shù)器，通過該累加計(jì)數(shù)器8檢測出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，并輸出到將該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置從dq相向3相轉(zhuǎn)換電壓指令的轉(zhuǎn)換單元6以及從3相電流向dq相電流轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換單元，即轉(zhuǎn)換器7。上述的各個(gè)結(jié)構(gòu)可以是與根據(jù)傳統(tǒng)上周知的dq轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制的馬達(dá)控制裝置相同。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，還具備弱磁場電流修正計(jì)算部11，通過該弱磁場電流修正計(jì)算部11求出弱磁場電流修正值，并在加法部12中將電流指令生成器4輸出的d相電流指令值I DCMD加到該弱磁場電流修正值上，作為向d相電流控制器5d的d相電流指令值。另外，是進(jìn)行通過處理器處理執(zhí)行圖1a和圖1b的方框圖表示的動(dòng)作處理，即，所謂的數(shù)字伺服處理，在這點(diǎn)上也可以與以往相同。
本發(fā)明作為機(jī)器人的各個(gè)軸驅(qū)動(dòng)，是使用通過具備圖1a和圖1b所示的弱磁場電流修正計(jì)算部11的伺服馬達(dá)控制裝置控制的伺服馬達(dá)，使機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)(重復(fù)執(zhí)行動(dòng)作的一個(gè)循環(huán))教授的動(dòng)作，根據(jù)此時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩和連續(xù)額定輸出的大小，通過本發(fā)明特征的弱磁場電流修正計(jì)算部11，調(diào)整弱磁場電路修正值，使d相電流指令增減。在使機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)教授的動(dòng)作，并對于此時(shí)必要的最大轉(zhuǎn)矩判斷伺服馬達(dá)可以輸出的轉(zhuǎn)矩不足的情況下，通過弱磁場電流修正計(jì)算部11使磁場電流修正值增加并使d相電流指令值增加，來使輸出轉(zhuǎn)矩增加。另外，在連續(xù)額定輸出不足的情況下，使弱磁場電流修正值減少，并使d相電流指令值減少。另外，上述判斷例如可以通過弱磁場電流修正計(jì)算部11的最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11a進(jìn)行。
可以利用控制裝置的各種要素，對必要的最大轉(zhuǎn)矩判斷伺服馬達(dá)可以輸出的轉(zhuǎn)矩是否不足。例如，通過速度控制器2輸出的轉(zhuǎn)矩指令值是否達(dá)到了轉(zhuǎn)矩指令的最大值，即，可以通過是否超過了轉(zhuǎn)矩極限設(shè)定部3設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令極限值來判斷最大轉(zhuǎn)矩是否不足。
另外，在d相、q相電流控制器5d、5q輸出的d相電壓指令值V DCMD、q相電壓指令值V QCMD的合成矢量超過了規(guī)定最大值的時(shí)候，或者將電壓指令從dq相向3相轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器6輸出的U、V、W3相電壓指令的合成電壓達(dá)到了功率放大器9的反相器提供的電壓的最大值的時(shí)候，判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
進(jìn)而，作為指令位置和傳感器S1求出的實(shí)際位置的差的伺服馬達(dá)的位置偏差在規(guī)定值以上，則可以判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
關(guān)于連續(xù)額定輸出是否不足，例如弱磁場電流計(jì)算部11的連續(xù)額定輸出不足判斷部11b在伺服馬達(dá)M上安裝的溫度傳感器S2檢測出的溫度超過規(guī)定值以上，從而判斷連續(xù)額定輸出不足?；蛘?，根據(jù)電流檢測器10u、10v檢測出的U、V相的實(shí)際電流和根據(jù)該U、V相的實(shí)際電流計(jì)算出的W相實(shí)際電流的3相實(shí)際電流的均方根超過規(guī)定值以上，則可以判斷為連續(xù)額定輸出不足。
在圖1a和1b所示的例子中，表示了根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值判斷最大轉(zhuǎn)矩是否不足，根據(jù)檢測伺服馬達(dá)M溫度的溫度傳感器S2發(fā)出的檢測溫度，連續(xù)額定輸出不足的例子。
圖2是該伺服馬達(dá)控制裝置的處理器作為弱磁場電流修正計(jì)算部11執(zhí)行處理的流程圖，其在每個(gè)規(guī)定周期執(zhí)行。
首先，讀取通過速度控制器2的處理得到的轉(zhuǎn)矩指令(步驟100)，并判斷該轉(zhuǎn)矩指令是否超過設(shè)定的最大值，并導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩不足(步驟101)。如果轉(zhuǎn)矩指令超過最大值，則讀取從溫度傳感器S2發(fā)送的檢測溫度(步驟102)，判斷該檢測溫度是否超過設(shè)定的規(guī)定值(步驟103)，如果超過，則作為連續(xù)額定輸出內(nèi)結(jié)束該弱磁場電流修正計(jì)算處理。
另一方面，在通過步驟101判斷出轉(zhuǎn)矩指令超過了設(shè)定的最大值的時(shí)候，判斷d相電流修正量是否達(dá)到最大值(步驟105)，如果沒有達(dá)到，則對d相電流修正量增加規(guī)定量(步驟106)。并且，伺服馬達(dá)控制裝置的處理器在通過電流指令生成器4的處理求出d相、q相電流指令I(lǐng) DCMD、I QCMD的時(shí)候，在d相電流指令I(lǐng) CDMD上加上該存儲的d相電流修正量，并作為修正后的d相電流指令，并進(jìn)行d相電流反饋處理和d相控制器5d的處理。如圖3a所示，雖然在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候最大轉(zhuǎn)矩有所減少，但是d相電流指令I(lǐng) DCMD通過加上增加后的修正量，伺服馬達(dá)可以輸出的最大轉(zhuǎn)矩增加，并且消除了轉(zhuǎn)矩不足。
另外，在步驟105中，如果d相電流修正量達(dá)到了最大值，則不增加d相電流修正值，并結(jié)束該處理。
另外，在步驟103中，在檢測溫度超過規(guī)定值并且連續(xù)額定輸出不足的情況下，則進(jìn)入步驟104，在d相電流修正量中降低規(guī)定量。如果d相電流修正量下降，并且d相電流指令I(lǐng) DCMD減少或者不流過，則如圖3b所示，連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩增加。
以上雖然是伺服馬達(dá)控制裝置的處理器實(shí)施的弱磁場電流修正計(jì)算部11的處理，但是，使機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的指示動(dòng)作，并使驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的各個(gè)伺服馬達(dá)配合動(dòng)作循環(huán)中的最大轉(zhuǎn)矩和連續(xù)額定輸出，決定d相電流修正量。在這樣決定了d相電流修正量之后，再次使機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的動(dòng)作，一邊修正已經(jīng)決定的d相電流修正量一邊使其工作，并且再次進(jìn)行圖2所示的處理，進(jìn)行再次調(diào)整d相電流修正量等的處理，從而形成最佳狀態(tài)。
驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)，因?yàn)槿缟纤鰀相電流修正量被調(diào)整，所以在驅(qū)動(dòng)重力所作用的軸的伺服馬達(dá)的情況下，可以改善連續(xù)額定輸出特性，或者也可以對驅(qū)動(dòng)沒有重力作用的軸的伺服馬達(dá)改善加減速特性。
尤其是作為機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，可以使用與驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)相同的規(guī)格，也可以與該控制裝置相同。并且，通過根據(jù)上述弱磁場電流修正改變各個(gè)軸伺服馬達(dá)的特性，可以設(shè)置為適合于相對軸的伺服馬達(dá)。因?yàn)轳R達(dá)也可以與該控制裝置等的硬件規(guī)格相同從而實(shí)現(xiàn)共同化，所以很容易進(jìn)行機(jī)器人的制造、維護(hù)、管理。
另外，也可以不對機(jī)器人的所有軸使用相同規(guī)格的伺服馬達(dá)，而對多個(gè)軸使用相同規(guī)格的伺服馬達(dá)，通過減少機(jī)器人中使用的伺服馬達(dá)的種類(規(guī)格)達(dá)到上述效果。
另外，因?yàn)閷σ呀?jīng)做成的機(jī)器人可以變更驅(qū)動(dòng)該機(jī)器人的伺服馬達(dá)的特性，所以可以對應(yīng)對機(jī)器人的指示動(dòng)作，進(jìn)行最佳的變更。
在圖2所示的實(shí)施方式中，雖然最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11a根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令判斷最大轉(zhuǎn)矩不足，但是，最大轉(zhuǎn)矩不足也可以如上所述根據(jù)電流控制回路輸出的電壓指令或者根據(jù)作為位置指令和實(shí)際位置的差的位置偏差進(jìn)行判斷。在通過電壓指令進(jìn)行判斷的情況下，圖2的處理步驟100和步驟101的處理被求出作為d相電流控制器和q相電流控制器的電流控制回路處理輸出的d相電壓指令V DCMD和q相電壓指令V QCMD的合成轉(zhuǎn)矩，并且判斷在該轉(zhuǎn)矩到達(dá)最大值的規(guī)定最大值之后是否變?yōu)樽畲筠D(zhuǎn)矩不足的處理所取代?；蛘?，也可以通過求出將該d相電壓指令V DCMD和q相電壓指令V QCMD轉(zhuǎn)換為3相電壓指令之后的3相電壓指令(圖1a和1b中的從dq向3相的轉(zhuǎn)換器6的輸出)的合成電壓，并根據(jù)該合成電壓是否達(dá)到了規(guī)定最大值來判斷是否變?yōu)樽畲筠D(zhuǎn)矩不足。進(jìn)而，也可以根據(jù)3相電壓指令內(nèi)的任何一個(gè)電壓指令是否超過規(guī)定最大值來判斷是否變?yōu)樽畲筠D(zhuǎn)矩不足。
另外，最大轉(zhuǎn)矩不足也可以通過位置偏差進(jìn)行判斷，在這種情況下，步驟100、步驟101的處理被讀取在位置回路處理中求出的位置偏差并且在該位置偏差在規(guī)定值以上的時(shí)候，判斷是否變?yōu)樽畲筠D(zhuǎn)矩不足的處理所取代。
另外，在如圖2所示的實(shí)施方式中，連續(xù)額定輸出不足判斷部11b雖然在步驟102、103的處理中根據(jù)馬達(dá)溫度判斷連續(xù)額定不足，但是該步驟102、103的處理也可以由根據(jù)電流檢測器10u、10v檢測出的實(shí)際電流求出3相的各個(gè)電流Iu、Iv、Iw，并根據(jù)該實(shí)際電流的均方根(√(Iu2，Iv2，Iw2)/3)是否超過規(guī)定值判斷連續(xù)額定輸出不足的處理所取代。
進(jìn)而，弱磁場電流修正計(jì)算部11也可以求出最大轉(zhuǎn)矩的余裕度和連續(xù)輸出的馬達(dá)額定輸出的余裕度，對應(yīng)該余裕度決定弱磁場電流的修正量。最大轉(zhuǎn)矩的余裕度是根據(jù)限制最大轉(zhuǎn)矩的速度回路控制輸出(速度控制器2的處理)的轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩及限值(余裕度＝轉(zhuǎn)矩極限值/最大轉(zhuǎn)矩值)所求得，在該余裕度較小的情況下，使弱磁場電流的修正值增加。
另外，連續(xù)輸出的馬達(dá)額定輸出的余裕度是根據(jù)馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩的實(shí)際電流的均方根所求得。余裕度＝k·馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩/實(shí)際電流的均方根。另外，k是系數(shù)。并且，在該余裕度較小的情況下，減少弱磁場電流的修正值。
因?yàn)楸景l(fā)明可以根據(jù)弱磁場電流的增減調(diào)整最大轉(zhuǎn)矩特性、連續(xù)額定輸出特性，所以可以對應(yīng)伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人的軸設(shè)置最佳特性的伺服馬達(dá)。在驅(qū)動(dòng)重力所作用的軸的伺服馬達(dá)中改善連續(xù)額定輸出特性，對于驅(qū)動(dòng)沒有重力作用的軸提高最大轉(zhuǎn)矩的某個(gè)必要軸的伺服馬達(dá)，可以提高最大轉(zhuǎn)矩特性，并且提高加減速特性。進(jìn)而，對應(yīng)指示機(jī)器人的作業(yè)動(dòng)作，可以配合該作業(yè)動(dòng)作而變更各個(gè)軸的伺服馬達(dá)的特性。
另外，通過使用至少兩個(gè)軸以上的相同規(guī)格的伺服馬達(dá)，可以使硬件共同化，并且使機(jī)器人的安裝和維護(hù)管理變得容易。
雖然參考為了說明而選定的特定的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以不超出本發(fā)明的基本概念和范圍進(jìn)行多種變更。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其用于控制用來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)M，其特征在于，具備產(chǎn)生用于消除由上述伺服馬達(dá)M產(chǎn)生的反電動(dòng)勢的弱磁場電流的電流生成部4；和調(diào)整由上述電流生成部4所生成的弱磁場電流大小的弱磁場電流調(diào)整部11、12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，還具備讓上述機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的教授動(dòng)作的控制部20和判斷在上述一個(gè)循環(huán)動(dòng)作中的最大轉(zhuǎn)矩不足的最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11a，在上述最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11判斷出最大轉(zhuǎn)矩不足的時(shí)候，上述弱磁場電流調(diào)整部11、12使弱磁場電流增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，上述最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11a，在轉(zhuǎn)矩指令達(dá)到規(guī)定最大值的時(shí)候判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，上述最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11a，在電流控制回路輸出的電壓指令達(dá)到由變換器可供給的電壓的最大值的時(shí)候，判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，上述最大轉(zhuǎn)矩不足判斷部11a，在指令位置和實(shí)際位置的差在規(guī)定值以上的時(shí)候，判斷為最大轉(zhuǎn)矩不足。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，還具備讓上述機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的教授動(dòng)作的指令部20和判斷上述一個(gè)循環(huán)動(dòng)作中的連續(xù)額定輸出的不足的連續(xù)額定輸出不足判斷部11b，在上述連續(xù)額定輸出不足判斷部11b判斷出連續(xù)額定輸出不足的時(shí)候，上述弱磁場電流調(diào)整部11使弱磁場電流減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，還具有檢測上述伺服馬達(dá)M溫度的溫度傳感器S2，上述連續(xù)額定輸出不足判斷部11b，在上述溫度傳感器S2的輸出比規(guī)定值還高的時(shí)候判斷為連續(xù)額定輸出不足。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，上述連續(xù)額定輸出不足判斷部11b，在上述伺服馬達(dá)M中所流的實(shí)際電流的均方根值比規(guī)定值還高的時(shí)候判斷為連續(xù)額定輸出不足。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，還具備讓上述機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的所決定的規(guī)定的動(dòng)作的控制部20、和計(jì)算出針對該一個(gè)循環(huán)動(dòng)作中的最大轉(zhuǎn)矩的余裕度和針對連續(xù)額定輸出的馬達(dá)額定輸出的余裕度的余裕度計(jì)算部11c，上述弱磁場電流調(diào)整部11，在由上述余裕度計(jì)算部11c求出的針對最大轉(zhuǎn)矩的余裕度少的情況下，增加弱磁場電流，而在針對馬達(dá)的額定輸出的余裕度少的情況下，減少弱磁場電流，從而對照軸的特性來優(yōu)化弱磁場電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，上述余裕度計(jì)算部11c，通過針對限制轉(zhuǎn)矩指令的轉(zhuǎn)矩極限值的動(dòng)作中的最大轉(zhuǎn)矩指令值，計(jì)算出針對上述最大轉(zhuǎn)矩的余裕度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置，其特征在于，上述余裕度計(jì)算部11c，通過針對上述伺服馬達(dá)M的額定轉(zhuǎn)矩的動(dòng)作中的每個(gè)軸的轉(zhuǎn)矩的均方根值計(jì)算出針對上述伺服馬達(dá)M的額定輸出的余裕度。
12.一種機(jī)器人，其特征在于，作為至少2個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)源具有由權(quán)利要求1～11中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器人用伺服馬達(dá)的控制裝置所控制的相同規(guī)格的伺服馬達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)軸的伺服馬達(dá)的控制裝置以及機(jī)器人。讓機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)循環(huán)的教授動(dòng)作。在進(jìn)行該動(dòng)作的時(shí)候，根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令等求得各軸用的伺服馬達(dá)所必需的最大轉(zhuǎn)矩，在產(chǎn)生了最大轉(zhuǎn)矩不足的情況下，通過弱磁場電流修正計(jì)算部使修正量增大，從而增大d相電流來增大最大轉(zhuǎn)矩。另外，通過檢測到的馬達(dá)溫度判斷是否連續(xù)額定輸出不足，在連續(xù)額定輸出不足的時(shí)候，減少修正量來減少d相電流，從而調(diào)整連續(xù)輸出特性。作為機(jī)器人的各軸的驅(qū)動(dòng)源，使用相同規(guī)格的伺服馬達(dá)，來調(diào)整弱磁場電流(d相電流)，由此，就可以設(shè)成與軸對應(yīng)的特性的伺服馬達(dá)。
文檔編號H02P6/06GK1651199SQ200510005358
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
發(fā)明者松原俊介, 巖下平輔, 加藤哲朗 申請人:發(fā)那科株式會社