[发明专利]控制电动机的装置以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制电动机的装置和方法。本发明尤其涉及在机器人、机床等可动结构体的自动控制系统中，作为移动部的驱动源来使用的电动机的控制装置以及控制方法。

背景技术

在机器人、机床等以电动机为驱动源的可动结构体中，当机器人臂或刀具等移动部与障碍物发生冲突、或者电动机的减速机构发生故障致使电动机加载了异常负荷时，迅速检测出这些状况，并立即采取电动机停止、反转等对策，这在避免可动结构体的机构部、电动机、障碍物的损坏或其它间接损坏方面是十分重要的。一直以来，像这样的电动机的异常运转检测方法普遍是采用如下方法，例如将电动机运转中的、反馈控制中的位置偏差或速度偏差的数据或驱动电流的实测数据(在本说明书中将这些数据统称为“运转数据”)与预先规定的各个阈值进行比较，在运转数据超过了阈值时判断为产生了异常运转。

另外，还已知如下方法：采用根据电动机的转矩指令值和速度实测值而估计的估计干扰转矩作为上述的运转数据，来检测电动机的异常运转。例如在专利第2665984号公报(JP-B-2665984)中公开了如下的冲突检测方法：将根据电动机的转矩指令值和速度实测值来估计干扰转矩的干扰估计观测器安装到控制系统中，在估计出的干扰转矩为设定值以上时，判断为电动机的被驱动体(即，可动结构体的移动部)与其它障碍物发生了冲突。另外，除上述结构之外，还已知在专利第2749724号公报(JP-B-2749724)中公开的如下方法：根据电动机的速度实测值或作为被驱动体的机器人臂的姿势等，求出由摩擦、重力、臂干涉等引起的已知干扰转矩，并根据从估计干扰转矩中减去已知干扰转矩而得到的差分干扰转矩，来检测被驱动体的冲突。

在根据估计干扰转矩来检测电动机被驱动体的冲突的上述方法中，通过将由冲突引起的电动机的实时转矩变动量估计为干扰转矩，可以迅速且可靠地检测出冲突，并且，通过例如对应被驱动体结构强度地设定成为冲突判定基准的干扰转矩阈值，由此可以预先防止被驱动体的损坏。可是，在电动机的运转中，在周围温度及电动机自身温度的影响下，供给到电动机以及被驱动体的可动区域的润滑油粘度发生变化，可动要素间的摩擦损失发生变动，所以存在估计干扰转矩受到该摩擦损失变动的显著影响的情况。具体来说，因为在低温环境下润滑油的粘度高，所以有相对于转矩指令值速度实测值变低、估计干扰转矩增加的倾向。此时担心由于干扰转矩阈值设定过低而在没有发生冲突的状况下，因为温度的影响估计干扰转矩超过阈值，而进行不必要的电动机停止等对策行为。因此，一直以来采用将阈值设定为比安全所需的值略高、以防止由于温度影响而导致误检测的方案，但是因此会担心自动控制系统的安全性下降。

此外，在检测出电动机的异常运转时，在使用电动机运转中的位置偏差、速度偏差、驱动电流等运转数据的结构中，由上述温度影响而导致润滑油的粘度变化以及可动要素间的摩擦损失变动，给运转数据带来显著的影响。因此，在这样的结构中也采用如下方案：通过将成为冲突判定基准的阈值设定为高于安全所需的值来防止由温度影响所导致的误检测，但是因此会担心自动控制系统的安全性下降。

发明内容

本发明的目的是提供如下的控制装置，在作为机器人、机床等的可动结构体的移动部驱动源来使用的电动机的控制装置中，可以不受周围温度或电动机自身温度的影响，迅速且正确地检测出由移动部冲突或减速机构故障等导致的电动机异常运转，并立即采取使电动机停止、反转等对策，因此可以确保自动控制系统的安全性。

本发明的其它目的是提供如下的控制方法，在作为机器人、机床等可动结构体的移动部驱动源来使用的电动机的控制方法中，可不受周围温度或电动机自身温度的影响，迅速且正确地检测出由移动部冲突或减速机构故障等导致的电动机异常运转，并立即采取使电动机停止、反转等对策，因此可以确保自动控制系统的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供一种控制装置，其作为电动机的控制装置，具有对电动机的运转状态进行监视的运转监视部、以及根据运转监视部的监视结果对电动机的运转进行控制的运转控制部，其中，运转监视部具有：数据取得部，其取得电动机的运转数据；阈值决定部，其从作为运转数据比较对象而准备的互不相同的第1以及第2阈值中，根据给予的与电动机温度相关的条件，选择决定用于与运转数据进行实际比较的实用阈值；和异常运转判定部，其将数据取得部所取得的运转数据与阈值决定部所决定的实用阈值进行比较，判断在电动机的运转中是否产生了异常，运转控制部根据异常运转判定部的判定结果来控制电动机的运转。