DE4410966A1

DE4410966A1 - Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor

Info

Publication number: DE4410966A1
Application number: DE4410966A
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Sakaguchi; Atsushi Masago; Hirokazu Nishikawa; Yasuo Hamano
Original assignee: NEC Corp; Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: NEC Corp; Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1994-10-06
Also published as: JP2871993B2; GB9406145D0; JPH06284764A; US5418440A; GB2277171B; GB2277171A

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmo tor gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor bei der Verwendung einer NC-Werkzeugmaschine, eines Robo ters oder dergleichen, die eine ungewöhnliche Situation mit hoher Ge schwindigkeit abtastet und den Antriebsmotor in kurzer Zeit anhält und da mit einen Schaden aufgrund einer Kollision begrenzt, bei der die ungewöhnli che Situation beispielsweise darin besteht, daß die Steuerwelle während des Betriebes unbeabsichtigt mit einem Werkstück zusammenstößt.

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Positionssteuervor richtung für einen Antriebsmotor zeigt. In Fig. 14 nimmt eine Positions steuereinheit 2 einen Winkelpositionsbefehl Pc für einen Antriebsmotor 5 von einer Einheit 1 zur Erzeugung von Positionssteuerbefehlen auf, und sie liefert eine Rückkopplung eines Motor-Winkelstellungssignals Pf von einem Winkelstellungs-Detektor des Antriebsmotors 5 und gibt sodann einen Ge schwindigkeitsbefehl Vc zur Reduzierung des Positionsfehlers ab. Eine Ge schwindigkeits-Steuereinheit 3 liefert ein rückgekoppeltes Winkelgeschwin digkeitssignal Vf des Antriebsmotors einer Geschwindigkeits-Detektoreinheit 8 und ein Stromsignal Ic zu einer Strom-Steuereinheit 4 zur Reduzierung von Geschwindigkeitsfehlern.

Bei dieser herkömmlichen Ausführungsform berechnet die Geschwindig keits-Detektoreinheit 8 das Drehgeschwindigkeitssignal Vf durch Differenzie rung des Positionssignals des Positionsdetektors an dem Motor 5. Zur Steue rung der Position gibt es den Fall, daß die Position einer Maschine durch den Positionsdetektor 7 gesteuert wird, beispielsweise entsprechend einer linea ren Skala, die an einer Maschine angebracht wird, neben dem Fall, daß eine Drehwinkelposition einer Vorschubspindel betroffen ist, die mit einer Aus gangswelle des Antriebsmotors 5 verbunden ist, wie es bei der herkömmli chen Ausführungsform der Fall ist.

Die Strom-Steuereinheit 4 steuert den Strom zur Änderung eines Drehmo mentstroms des Antriebsmotors entsprechend einem Drehmomentstrom-Be fehl Ic. Eine Maschine 6 kann gebildet sein durch einen Tisch, einen Robo terarm oder dergleichen, die durch einen Antriebsmotor 5 angetrieben wer den. Die Positionssteuervorrichtung insgesamt steuert die Maschine 6 ent sprechend dem Befehl der Einheit 1 zur Erzeugung der Positionssteuerbefeh le.

Ein Störungsmoment-Wächter 9 nimmt den Drehmomentstrom-Befehl Ic und das Motordrehzahl-Signal Vf auf und schätzt ein auf die Maschine 6 ausge übtes Störungsmoment. Eine Bestimmungseinheit 10 bestimmt, ob das ge schätzte Störungsmoment-Signal TL* über einem zulässigen Störungsmo ment-Signal TLa liegt oder nicht. Wenn das geschätzte Störmoment-Signal TL* über dem zulässigen Störmoment-Signal TLa liegt, gibt die Bestim mungseinheit 10 ein Alarmsignal an die Stromsteuereinheit 4 ab. In diesem Augenblick unterbricht die Stromsteuereinheit 4 die Stromzufuhr zu dem Motor 5, so daß der Antriebsmotor 5 angehalten wird.

Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Ausführungsform des Störmoment-Wächters 9 zeigt. In Fig. 15 bezeichnen die Ziffern 91 und 93 Multiplikatoren zum Multiplizieren einer Motormomentkonstante KT mit einem Gesamtbetrag J der Trägheit des Antriebsmotors und einer Lastträg heit der Motorwelle. Die Ziffer 92 bezeichnet eine Subtraktionseinrichtung. Die Ziffer 94 bezieht sich auf eine Differenziereinrichtung, und die Bezugszif fer 95 auf eine Primär-Filtereinheit einer Zeitkonstanten T.

Eine Drehmomentkonstante des Motors wird mit I bezeichnet, und die Mo tordrehmomentkonstante ist mit KT bezeichnet. Der Gesamtbetrag der Träg heit des Antriebsmotors und des Moments der Lastträgheit der Motorwellen umkehr ist mit J bezeichnet. Die Drehzahl des Antriebsmotors wird als Vf be nannt, und das Störmoment wird mit TL bezeichnet. Die Betriebsgleichung des Antriebsmotors lautet dann wie folgt:

J · dVf/dt = KT × I + TL (1).

Sodann wird das Störmoment-Signal TL geschätzt entsprechend der folgen den Gleichung, die sich durch Umwandlung der Gleichung (1) ergibt:

TL = J · dVf/dt - KT × I (2).

Das Störmomentsignal TL wird geschätzt gemäß Gleichung (2) unter Einset zung des Strombefehls Ic anstelle des Drehmomentstroms I des Antriebsmo tors. Dadurch entsteht das Diagramm gemäß Fig. 15. Nach Fig. 15 wird ein Drehmomentsignal Tr, das im wesentlichen dem Motor erteilt wird, berech net durch Multiplikation des Differentialwertes der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors mit der Trägheit J. Dadurch wird das Störmoment berechnet durch Subtraktion eines erzeugten Drehmomentsignals Tm des Motors von dem Produkt des Steuerbefehls Ic und der Motordrehmoment-Konstanten KT. Sodann werden vorübergehende geschätzte Fehler eliminiert durch das Primärfilter 95, und das geschätzte Drehmomentsignal TL* wird abgegeben.

Wie oben erwähnt wurde, weist der Störmoment-Wächter 9 die Funktion auf, eine äußere Kraft, in der sich ein Drehmoment befindet, von dem Antriebs motor durch den Drehmomentstrombefehl Ic auszuschließen aus dem Dreh moment im Hinblick auf den Antriebsmotor 5, wobei die äußere Kraft das Störmomentsignal TL ist. Beispielsweise gibt es den Fall, daß ein Schlitten oder ein Schneidwerkzeug, das durch die Steuerwelle angetrieben wird, mit einem Hindernis während des Betriebes der Maschine, bei dem das Werk stück geschnitten wird, zusammentrifft. In diesem Falle wird das Störmo mentsignal TL an den Antriebsmotor in Richtung Verhinderung der Drehung abgegeben. Wenn normaler Schneidbetrieb herrscht oder dergleichen, ist das Störmomentsignal TL, d. h. die Schneidlast, nicht so groß. Wenn jedoch die Steuerwelle versehentlich mit dem Werkstück kollidiert, gelangt ein sehr großes Störmoment als Last an den Antriebsmotor, die sich von der normalen Schneidbelastung unterscheidet.

Herkömmlicherweise wird das zulässige Störmomentsignal TLa eingestellt zwischen einem normalen Wert und einem nicht normalen Wert des Störmo ments, wenn das geschätzte Störmomentsignal TL* über dem zulässigen Störmomentsignal TLa liegt und die Bestimmungseinheit eine Kollision fest stellt und ein Alarmsignal an die Stromsteuereinheit 4 abgibt. Die Stromsteu ereinheit 4 unterbricht sodann die Stromzufuhr an den Antriebsmotor 5, da mit ein Bruch der Maschine 6 verhindert wird. Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen der Ansprechzeit des geschätzten Störmoments bei einem norma len Wert und einer Kollision, und das zulässige Störmomentsignal TLa. In Fig. 16 bezeichnet die Abszisse die Zeit und die Ordinate das Drehmoment. In Fig. 16 bezeichnet P einen normalen Wert, Q eine Ansprechzeit des geschätzten Störmomentsignals TL* bei einer Kollision, und es wird das Alarmsignal abge geben, wenn das geschätzte Störmomentsignal TL* über dem zulässigen Störmomentsignal TLa liegt.

Wie oben erwähnt wurde, wird bei einer Positionssteuervorrichtung für einen herkömmlichen Antriebsmotor die Bestimmungseinheit 10 verwendet zur Bestimmung der Kollision und zur Unterbrechung der Stromzufuhr an den Antriebsmotor und damit zur Verhinderung eines Maschinenbruchs. Wenn sich jedoch der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl dreht, läßt sich der Scha den nicht immer beschränken.

Das besagt, daß es schwierig ist, die Art der Kollision zu bestimmen. Es ist notwendig, das zulässige Störmomentsignal TL* höher als normal anzusetzen. Eine zeitliche Verzögerung Td wird erzeugt zwischen der tatsächlichen Kolli sion und der Bestimmung der Kollision, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, indem das Primärfilter geschätzte Fehler des Störwächters ausscheidet. Wenn ange nommen wird, daß die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors Vf ist und der Motor sich Vf × Td dreht, ergibt sich bei einer konstanten Zeitverzöge rung Td ein Rotationsvolumen des Antriebsmotors nach der Kollision, d. h. ei ne Bremsdistanz, die proportional mit der Drehgeschwindigkeit Vf zunimmt, so daß der Schaden an der Maschine 6 groß sein kann. Es kommt daher vor, daß bei hohen Drehzahlen erhebliche Schäden an Maschinen auftreten.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die oben genannten Ziele unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen zu erreichen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor zu schaffen, die eine Bremssteuereinheit aufweist, die es gestattet, die Bremszeit und die Bremsstrecke des Antriebsmotors zu verkürzen, welche Bremssteuereinheit den maximal zulässigen Bremsmo mentstrom der Maschine in Richtung des Anhaltens des Servomotors ent sprechend der Abtastung einer Kollision der Maschine steuert.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionssteuer vorrichtung für einen Antriebsmotor zu schaffen, die eine Abtasteinheit für den Betriebszustand aufweist, die ein zulässiges Störmoment mit einer Be stimmungseinheit vorgibt und so den Schaden minimiert, der an der Maschi ne im Falle einer Kollision verursacht wird, in einen Betriebszustand, in dem der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl gedreht wird, wobei das zulässige Störmoment einem Betriebszustand der Maschine während des Betriebes entspricht.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, eine Positionssteuervorrich tung für einen Antriebsmotor zu schaffen, der eine Betriebszustand-Abtastein heit umfaßt, die ein erlaubtes Störmoment einer Bestimmungseinheit vorgibt und so die Zeitverzögerung der Abtastung der Kollision in einem Positionszu stand reduziert, bei dem der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl gedreht wird, wobei das zulässige Störmoment einem Betriebszustand der Maschine während des Betriebes entspricht.

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt folgende Merkmale:
- Eine Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor mit
  einem Antriebsmotor;
- einer Positionsabtast-Einheit, die den Drehwinkel des Antriebsmotors oder einer durch den Antriebsmotor angetriebenen Maschine abtastet;
- einer Geschwindigkeitsabtasteinrichtung zur Abtastung der Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors;
- einer Einheit zur Erzeugung eines Positionierungsbefehls, die einen Drehwinkel-Positionierungsbefehl für den Antriebsmotor erzeugt;
- einer Geschwindigkeitssteuer-Einheit, die die Drehwinkelposition des Antriebsmotor steuert; und
- einer Stromsteuereinheit zur Steuerung des Drehmomentstroms des An triebsmotors, wobei die Positionssteuereinheit des Motors umfaßt:
  - einen Störmomentwächter zur Aufnahme eines Drehmomentstrom befehls von der Drehzahlsteuereinheit und des Drehzahlsignals der Drehzahlabtasteinrichtung zur Abschätzung des Störmoments;
  - eine Bestimmungseinheit, die ein Alarmsignal abgibt, wenn das ge schätzte Störmoment des Störmoment-Wächters über einem zulässi gen, zuvor festgesetzten Störmoment liegt; und
  - eine Bremssteuereinheit, die einen Bremsmomentstrombefehl an stelle eines normalen Strombefehls an die Stromsteuereinheit in Richtung Bremsen des Antriebsmotors abgibt, bis der Antriebsmotor angehalten worden ist, nachdem das Alarmsignal zugeführt worden ist.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt folgende Merkmale:
- einen Antriebsmotor;
- eine Positionsabtasteinheit zum Abtasten der Winkelposition des An triebsmotors oder einer Position einer Maschine, die durch den An triebsmotor angetrieben wird;
- eine Geschwindigkeitsabtasteinrichtung zur Abtastung der Drehge schwindigkeit oder Drehzahl des Antriebsmotors;
- eine Einheit zur Erzeugung eines Positionierungsbefehls, die einen Dreh winkel-Positionierungsbefehl des Antriebsmotors erzeugt;
- eine Geschwindigkeitssteuereinheit zur Steuerung einer Winkelposition des Antriebsmotors; und
- eine Stromsteuereinheit zur Steuerung eines Drehmomentstroms des Antriebsmotors, wobei die Positionssteuervorrichtung des Antriebsmo tors umfaßt:
  - einen Störmoment-Wächter zur Aufnahme eines Drehmomentstrom befehls von der Geschwindigkeitssteuereinheit und eines Drehzahl signals von der Drehzahlabtasteinrichtung zum Abschätzen eines Störmoments;
  - eine Bestimmungseinheit zum Abgeben eines Alarmsignals, wenn das Störmoment, das durch den Störmomentwächter abgeschätzt wor den ist, über einem zuvor festgesetzten zulässigen Störmoment liegt;
  - eine Bremssteuereinheit, die einen Bremsmomentstrombefehl an stelle eines normalen Strombefehls an die Stromsteuereinheit in Richtung Bremsen des Antriebsmotors abgibt, bis der Antriebsmotor angehalten ist, wenn das Alarmsignal zugeführt wird; und
  - eine Betriebszustands-Bestimmungseinheit, die ein Betriebszu standssignal der Maschine während des Betriebes von der Positio nierbefehl-Erzeugungseinheit aufnimmt und das zulässige Störmo ment entsprechend einem Betriebszustand der Bestimmungseinheit festsetzt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Funktionen einer Positionssteuereinheit eines Antriebsmotors gemäß ei ner ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Aufbau einer Posi tionssteuereinheit für einen Antriebsmotor gemäß ei ner zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Funktionen eines Ausführungsbeispiels einer Bestimmungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm und zeigt ein Betriebsbeispiel der Bestimmungseinheit gemäß der ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein konkretes Ausfüh rungsbeispiel einer Bremssteuereinheit gemäß der er sten Ausführungsform;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm und zeigt ein Betriebsbeispiel der Bremssteuereinheit gemäß der ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm und zeigt den Arbeitsablauf der Positionssteuervorrichtung des Antriebsmotors gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein konkretes Ausfüh rungsbeispiel einer Betriebszustands-Bestimmungsein heit gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm und zeigt ein Betriebsbeispiel der Betriebszustands-Bestimmungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 10 (A), (B) sind Zeitdiagramme und zeigen den Betrieb der Posi tionssteuervorrichtung des Antriebsmotors gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein konkretes Ausfüh rungsbeispiel einer Betriebszustands-Bestimmungsein heit gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 12 ist ein Diagramm und zeigt ein charakteristisches Bei spiel einer Tabelle für die Betriebszustands-Bestim mungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm und zeigt ein Ausführungsbeispiel der Betriebszustands-Bestimmungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm und zeigt eine herkömmliche Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor;

Fig. 15 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Funktionen einer Ausführungsform eines Störmoment-Wächters; und

Fig. 16 ist ein Zeitdiagramm und veranschaulicht den Betrieb bei der Abtastung einer Kollision gemäß einer her kömmlichen Ausführungsform.

Zunächst soll die erste Ausführungsform beschrieben werden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Funktionen einer Positionssteuer vorrichtung für einen Antriebsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Fig. 1 nimmt eine Positionssteuereinheit 2 einen Win kelpositionsbefehl Pc für einen Antriebsmotor 5 auf und koppelt ein Motor winkelpositionssignal Pf von einem Winkelpositionsdetektor 7 des Antriebs motors 5 zurück und liefert sodann ein Geschwindigkeitsbefehlssignal an ei ne Geschwindigkeitssteuereinheit 3 zur Reduzierung von Positionsfehlern.

Eine Geschwindigkeitssteuereinheit 3 koppelt ein Winkelgeschwindigkeits signal Vf des Servomotors von einer Geschwindigkeitsabtasteinheit 8 zurück und gibt einen Strombefehl Ic an eine Stromsteuereinheit 4 zur Reduzierung des Geschwindigkeitsfehlers ab. Die Geschwindigkeitsabtasteinneit 8 gemäß der Erfindung berechnet die Drehgeschwindigkeit durch Differenzieren des Positionssignals, das von dem Positionsdetektor 7 aufgenommen worden ist, der sich an dem Motor 5 befindet. Zur Steuerung der Position gibt es den Fall, daß die Position der Maschine direkt durch den Positionsdetektor 7, et wa eine lineare Skala an einer Maschine 6 gesteuert wird, wie sie in gestri chelten Linien in Fig. 1 gezeigt ist, und den weiteren Fall, daß die Winkelpo sition des Antriebsmotors 5 als erste Ausführungsform gesteuert wird.

Eine Stromsteuereinheit 4 steuert den Strom entsprechend einem Drehmo mentstrom des Antriebsmotors 5 mit einem Drehmomentstrombefehl Ic. Die Maschine 6 kann ein Schlitten sein, ein nicht gezeigter Roboterarm, der durch eine Vorschubspindel angetrieben wird, die mit einer Ausgangswelle des Antriebsmotors verbunden ist, oder dergleichen. Die Positionssteuervor richtung insgesamt steuert die Maschine 6 entsprechend dem Befehl der Einheit 1 zur Erzeugung des Positionsbefehls.

Ein Störmomentwächter 9 nimmt den Drehmomentstrombefehl Ic und das Drehgeschwindigkeitssignal Vf des Antriebsmotors auf und schätzt ein Stör moment, das auf die Maschine 6 ausgeübt wird. Die Bestimmungseinheit 10 bestimmt, ob das geschätzte Störmomentsignal TL* über einem zulässigen Störmomentsignal TLa liegt oder nicht. Wenn das geschätzte Störmomentsig nal TL* über dem zulässigen Störmomentsignal TLa liegt, gibt die Bestim mungseinheit 10 ein Alarmsignal an eine Bremssteuereinheit 11 ab. Nach der Aufnahme des Alarmsignals schaltet die Bremssteuereinheit 11 einen Brems momentstrombefehl Is auf den normalen Strombefehl Ic, zur Lieferung an die Stromsteuereinheit 4, bis der Antriebsmotor 5 angehalten ist. Die Bestim mungseinheit 10 umfaßt beispielsweise eine Vergleichseinheit 101, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, und arbeitet entsprechend dem Flußdiagramm, das in Fig. 4 gezeigt ist. Das besagt, daß, wenn das geschätzte Störmomentsignal TL* nicht der Beziehung -TLa < TL* < TLa ist, die Bestimmungseinheit 10 das Alarmsignal abgibt.

Die Bremssteuereinheit 11 umfaßt beispielsweise eine Vergleichseinheit 11 ₁ und eine Auswahleinheit 11₂, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Anhand des Flußdia grammes der Fig. 6 soll die Arbeitsweise der Steuereinrichtung anschließend beschrieben werden.

Gemäß Fig. 5 und 6 nimmt die Vergleichseinheit eine Original-Drehrichtung des Antriebsmotors 5 über das Drehgeschwindigkeitssignal Vf des Motors auf und vergleicht die ursprüngliche Drehrichtung mit dem Wert 0 als Schwel lenwert zur Bestimmung der Drehrichtung. Die Vergleichseinheit liefert ein Signal D, das angibt, ob der Antriebsmotor 5 gedreht wird oder nicht, und die Drehrichtung des Antriebsmotors 5 wird angehalten. Wenn die Bestim mungseinheit 10 das Alarmsignal an die Bremssteuereinheit 11 abgibt, arbei tet die Auswahleinheit entsprechend dem Ausgangssignal D der Vergleichs einheit 11 ₁.

Wenn der Antriebsmotor 5 angehalten wird oder die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 5 0 ist, wird dieses Signal 0 als Bremsmomentstrombefehl Is abgegeben. Wenn das Geschwindigkeitssignal Vf des Antriebsmotors 5 Vf< 0 ist, also eine positive Drehung stattfindet, wird -IMAX abgegeben als Brems momentbefehl Is Vf < 0. Wenn das Geschwindigkeitssignal Vf des Antriebs motors 5 Vf < 0 ist, d. h. bei einer negativen Drehung, wird +IMAX abgegeben.

Der Vorgang des Abtastens einer Kollision durch den Störmomentwächter 9 erfolgt ebenso wie bei der herkömmlichen Ausführungsform. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Bremssteuereinheit 11 das Bremsmoment-Stromsignal Is auf einen normalen Bremsmomentstrom-Be fehlswert Ic schaltet und das Bremsmoment-Stromsignal Is an die Strom steuereinheit 4 abgibt, nachdem die Kollision ermittelt worden ist. Fig. 7 ist ein Zeltdiagramm und zeigt ein Beispiel des Ansprechens bis zum Anhalten eines Antriebsmotors.

In Fig. 7 zeigt (A) einen Eingabeort einer Störung. Eine Kollision wird verur sacht zu einer Zeit t1, und die Kollision wird entdeckt zu einer Zeit t2 nach einer Bestimmungsverzögerung Td, und das Signal wird abgegeben, wie unter (B) gezeigt ist. (C) zeigt den Drehmomentstrombefehl zur Steuerung der Stromsteuereinheit (4). Die Bremssteuereinheit 11 schaltet den normalen Drehmomentstrombefehl Ic auf den Strombefehl -IMAX als Bremsmoment strombefehl Is in Richtung eines Anhaltens des Antriebsmotors. Der Strom befehl IMAX ist beispielsweise ein Drehmomentstromwert, der einem maxi mal zulässigen Drehmoment der Maschine entspricht, und wird zuvor in die Bremssteuereinheit 11 eingegeben.

(D) zeigt das Ansprechen des Drehgeschwindigkeitssignals Vf des Antriebsmo tors. In Fig. 7 ist mit G das herkömmliche Ansprechverhalten und mit F die erfindungsgemäße Ansprechcharakteristik veranschaulicht. Verglichen mit der herkömmlichen Methode des Abschaltens der Stromzufuhr zu dem An triebsmotor nach der Eingabe des Alarmsignals ist erfindungsgemäß ein An halten des Antriebsmotors unverzüglich aus hoher Geschwindigkeit möglich, da der Antriebsmotor den maximalen Drehmomentstrombefehl, der unter ei nem Maschinenzustand zulässig ist, in Richtung Anhalten des Antriebsmotors 5 abgibt, so daß ein Drehvolumen des Antriebsmotors 5, das gestrichelt ange deutet ist, d. h. eine Bremsstrecke nach dem Abtasten der Kollision auf ein Minimum gebracht wird.

Bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist die Einrichtung eine Be stimmungseinheit 12 zur Bestimmung der Betriebsweise auf, neben Aus gleichsbetrieb entsprechend der Rückkopplung. Die Bestimmungseinheit 12 für die Arbeitsweise nimmt die Arbeitsweise von der Einheit 1 zur Erzeugung des Positionsbefehls auf und setzt das zulässige Störmomentsignal TLa ent sprechend der Arbeitsweise gemäß der Bestimmungseinheit fest.

Beim Betrieb einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters gibt es im allge meinen zwei Betriebsweisen: eine Hochgeschwindigkeitspositionierung, bei der eine Steuerwelle in eine vorgegebene Position mit hoher Geschwindig keit bewegt wird, und eine Schneidvorschub-Betriebsweise, bei der ein Vor gang wie Schneiden mit relativ niedriger Geschwindigkeit durchgeführt wird. Bei der Hochgeschwindigkeits-Positionierung dreht sich der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl, aber das Störmoment ist nicht so groß, wie beim Schneiden. Wenn andererseits mit relativ niedriger Geschwindigkeit ge schnitten wird, dreht sich der Antriebsmotor mit geringer Drehzahl, aber das Störmoment ist aufgrund harter Schnittbedingungen oder dergleichen groß.

Die Bestimmungseinheit 12 für die Arbeitsweise umfaßt eine Vergleichsein heit 12 ₁ und eine Auswahleinheit 12 ₂, die entsprechend einem Flußdia gramm arbeiten, das in Fig. 9 gezeigt ist. Gemäß Fig. 8 und 9 wird die maxi male Geschwindigkeit F0 des Schneidvorschubs zuvor in die Vergleichsein heit 12 ₁ als Schwellenwert eingegeben. Die Vergleichseinheit 12 ₁ nimmt ein Positionierbefehl-Geschwindigkeitssignal F von der Einheit 1 zur Erzeugung des Positionierbefehls auf. Die NC-Einrichtung, die die Werkzeugmaschine bremst, entspricht dem Befehlssystem innerhalb der NC-Einrichtung und be stimmt, ob Schneidbetrieb oder Einstellbetrieb herrscht. Die Vergleichsein heit 12 ₁ liefert ein Signal D2 als Ergebnis eines Vergleichs des Positionierbe fehl-Geschwindigkeitssignals F mit dem maximal zulässigen Geschwindig keitssignal F0 des Schneidvorschubes. Die Auswahleinheit 12 ₂ wählt Schneidvorschubbetrieb bei zulässigem Störmomentsignal TLac oder Positio nierbetrieb bei zulässigem Störmomentsignal TLap und gibt das ausgewählte Signal als zulässiges Störmomentsignal TLa an die Bestimmungseinheit 10 ab.

Fig. 10 (A) und (B) zeigen Zeitdiagramme der Beziehung zwischen zeitlichem Ansprechen des Störmomentsignals TL* bei normaler Zeit oder bei einer Kollision im Falle des Positionierbetriebes oder des Schneidvorschubbetrie bes und das zulässige Störmomentsignal TLa. In Fig. 10 (A) und (B) gibt die Abszisse die Zeit an, und die Ordinate das Drehmoment. In der Figur ist mit P ein normaler Wert, mit Q ein Ort des geschätzten Störmoments bei einer Kollision bezeichnet, und das Alarmsignal wird abgegeben, wenn das ge schätzte Störmomentsignal TL* über dem zulässigen Störmomentsignal TLa liegt. Fig. 10 (A) zeigt den Fall, daß Positionlerbetrieb herrscht, und Fig. 10 (B) bezieht sich auf Schneidvorschub. Da das zulässige Störmomentsignal TLa um 10 bis 20% höher angesetzt wird als das normale Signal, damit ein Feh ler bei der Kollisionsabtastung in jedem Betriebszustand ausgeschaltet wird, kann das zulässige Störmomentsignal TLa im Positionierbetrieb gemäß Fig. 10 (A) kleiner sein als bei Schneidbetrieb gemäß Fig. 10 (B), so daß die Zeit verzögerung der Abtastung der Kollision im Positionierbetrieb, bei dem der Antriebsmotor mit hoher Drehzahl läuft, reduziert wird.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Aufbau der zweiten Ausführungs form. Gemäß Fig. 2 nimmt eine Bestimmungseinheit 13 für die Arbeitsweise gemäß der zweiten Ausführungsform das Drehgeschwindigkeitssignal Vf des Antriebsmotors auf, das von der Geschwindigkeits-Abtasteinheit 8 abgegeben wird, anstelle des Positionier-Befehlsgeschwindigkeitssignals F, das durch die Einheit 1 zur Erzeugung des Positionlerbefehls abgegeben wird.

Die Bestimmungseinheit 13 für den Betriebszustand umfaßt generell eine Ta belleneinheit 131 und eine Tabelle gemäß Fig. 13. Die Tabelle 132 weist bei spielsweise eine Charakteristik gemäß Fig. 12 auf.

Gemäß Fig. 2 und Fig. 11 bis 13 gibt die Tabelleneinheit 131 das Drehge schwindigkeitssignal Vf des Antriebsmotors 5 entsprechend dem Drehge schwindigkeitssignal des Antriebsmotors ab und liefert das zulässige Störmo mentsignal TLa entsprechend dem Drehgeschwindigkeitssignal Vf an die Be stimmungseinheit 10.

Bei der zweiten Ausführungsform kann das zulässige Störmomentsignal TLa bestimmt werden entsprechend dem Drehgeschwindigkeitssignal Vf des An triebsmotors, so daß die Störung genauer bestimmt werden kann.

Claims

1. Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor mit
einem Antriebsmotor (5);
einer Positionsabtast-Einheit (7), die den Drehwinkel des Antriebsmotors (5) oder einer durch den Antriebsmotor angetriebenen Maschine (6) ab tastet;
einer Geschwindigkeitsabtasteinrichtung (8) zur Abtastung der Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (5);
einer Einheit (1) zur Erzeugung eines Positionierungsbefehls, die einen Drehwinkel-Positionierungsbefehl für den Antriebsmotor erzeugt;
einer Geschwindigkeitssteuer-Einheit (3), die die Drehwinkelposition des Antriebsmotor steuert; und
einer Stromsteuereinheit (4) zur Steuerung des Drehmomentstroms des Antriebsmotors, wobei die Positionssteuereinheit des Motors umfaßt:
einen Störmomentwächter (9) zur Aufnahme eines Drehmoments trombefehls von der Drehzahlsteuereinheit und des Drehzahlsignals der Drehzahlabtasteinrichtung zur Abschätzung des Störmoments;
eine Bestimmungseinheit (10), die ein Alarmsignal abgibt, wenn das geschätzte Störmoment des Störmoment-Wächters über einem zu lässigen, zuvor festgesetzten Störmoment liegt; und
eine Bremssteuereinheit, die einen Bremsmomentstrombefehl an stelle eines normalen Strombefehls an die Stromsteuereinheit in Richtung Bremsen des Antriebsmotors abgibt, bis der Antriebsmotor angehalten worden ist, nachdem das Alarmsignal zugeführt worden ist.

2. Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmungseinheit (10) eine Drehmomentvergleichseinrich tung zum Vergleichen des zulässigen Störmoments, das zuvor eingegeben worden ist, mit dem geschätzten Störmoment umfaßt,
daß die Bremssteuereinheit (11) eine Vergleichseinrichtung umfaßt, die das Ausgangssignal der Geschwindigkeits-Abtasteinrichtung (3) mit ei nem zuvor eingegebenen Schwellenwert vergleicht und die Drehrichtung des Antriebsmotors (5) bestimmt und ein Drehrichtungssignal abgibt, und
daß eine Auswahleinrichtung (12) vorgesehen ist, die einen Normal strombefehl oder einen Bremsstrombefehl entsprechend dem Drehrich tungssignal abgibt.

3. Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor mit
einem Antriebsmotor (5);
einer Positionsabtasteinheit (7) zum Abtasten der Winkelposition des An triebsmotors (5) oder einer Position einer Maschine (6), die durch den Antriebsmotor angetrieben wird;
einer Geschwindigkeitsabtasteinrichtung (8) zur Abtastung der Drehge schwindigkeit oder Drehzahl des Antriebsmotors (5);
einer Einheit (1) zur Erzeugung eines Positionierungsbefehls, die einen Drehwinkel-Positionierungsbefehl des Antriebsmotors erzeugt;
einer Geschwindigkeltssteuereinheit (3) zur Steuerung einer Winkelposi tion des Antriebsmotors; und
einer Stromsteuereinheit (4) zur Steuerung eines Drehmomentstroms des Antriebsmotors, wobei die Positionssteuervorrichtung des Antriebs motors umfaßt:
einen Störmoment-Wächter (9) zur Aufnahme eines Drehmoments trombefehls von der Geschwindigkeitssteuereinheit und eines Dreh zahlsignals von der Drehzahlabtasteinrichtung zum Abschätzen eines Störmoments;
eine Bestimmungseinheit (10) zum Abgeben eines Alarmsignals, wenn das Störmoment, das durch den Störmomentwächter abge schätzt worden ist, über einem zuvor festgesetzten zulässigen Stör moment liegt;
eine Bremssteuereinheit, die einen Bremsmomentstrombefehl an stelle eines normalen Strombefehls an die Stromsteuereinheit in Richtung Bremsen des Antriebsmotors abgibt, bis der Antriebsmotor angehalten ist, wenn das Alarmsignal zugeführt wird; und
eine Betriebszustands-Bestimmungseinheit (12), die ein Betriebszu standssignal der Maschine während des Betriebes von der Positio nierbefehl-Erzeugungseinheit aufnimmt und das zulässige Störmo ment entsprechend einem Betriebszustand der Bestimmungseinheit festsetzt.

4. Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustands-Bestimmungseinheit (12) eine Vergleichsein richtung umfaßt, die einen zuvor eingegebenen Schwellenwert mit einem Betriebszustandssignal der Einheit (1) zur Erzeugung eines Positionie rungsbefehls vergleicht und ein Steuersignal abgibt, und
daß eine Auswahleinrichtung vorgesehen ist, die entsprechend dem Steuersignal ein Signal entsprechend dem zulässigen Störmoment bei Positionierbetrieb oder bei Schneidvorschubbetrieb abgibt.

5. Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinheit (12) für die Betriebs weise das Drehgeschwindigkeitssignal der Geschwindigkeits-Abtasteinrich tung (3) anstelle der Betriebsweise der Einheit (1) zur Erzeugung der Positio nierung aufnimmt und das zulässige Störmoment entsprechend der Drehge schwindigkeit in die Bestimmungseinheit eingibt.