電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在具備電機(jī)的系統(tǒng)中，在進(jìn)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的情況下，通常采用編碼器等的位置傳感器對(duì)電機(jī)的位置、速度(旋轉(zhuǎn)角、旋轉(zhuǎn)速度)進(jìn)行檢測(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-095154號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]但是，編碼器等的位置傳感器在振動(dòng)、沖擊這樣的耐環(huán)境性能方面稍稍存在不足，且為高價(jià)格。另一方面，近年以來，已知根據(jù)電機(jī)的電壓以及電流來求出電機(jī)的位置、速度的所謂采用了無編碼器的電機(jī)的系統(tǒng)，但有可能無法充分地對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0008]實(shí)施方式的一個(gè)方案就是鑒于上述的狀況而作出的，其目的在于，提供耐環(huán)境性能良好且能夠以低成本構(gòu)筑的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電機(jī)控制裝置。
[0009]用于解決課題的技術(shù)方案
[0010]實(shí)施方式的一個(gè)方案所涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備:電機(jī)；設(shè)置在該電機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳感器；以及控制所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的電機(jī)控制裝置。所述電機(jī)控制裝置具備根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測信號(hào)來推定所述電機(jī)的速度以及位置中的至少一方的推定部。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方案，能夠以低成本實(shí)現(xiàn)耐環(huán)境性能良好并且能夠提高動(dòng)作性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電機(jī)控制裝置。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示適用了實(shí)施方式所涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)器人的一例的說明圖。
[0014]圖2A是表示上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一例的框圖。
[0015]圖2B是表示上述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一例的框圖。
[0016]圖3是表示實(shí)施方式所涉及的電機(jī)控制裝置的說明圖。
[0017]圖4是表示電機(jī)控制裝置的變形例的說明圖。
[0018]圖5是表示由上述電機(jī)控制裝置所具有的推定部實(shí)現(xiàn)的推定功能的原理的說明圖。
[0019]圖6是表示由上述推定部實(shí)現(xiàn)的推定功能的原理的說明圖。
[0020]圖7是表示另一實(shí)施方式所涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的說明圖。
[0021]圖8A是表示基于實(shí)施方式所涉及的轉(zhuǎn)矩傳感器的主視觀察下的說明圖。
[0022]圖8B是圖8A的1-1線的剖視圖。
[0023]圖9A是表示應(yīng)變計(jì)的向上述轉(zhuǎn)矩傳感器的安裝狀態(tài)的一例的說明圖。
[0024]圖9B是表示由上述應(yīng)變計(jì)組裝而成的電橋電路的說明圖。
[0025]圖1OA是表示應(yīng)變計(jì)的向上述轉(zhuǎn)矩傳感器的安裝狀態(tài)的另一例的說明圖。
[0026]圖1OB是表示由上述應(yīng)變計(jì)組裝而成的電橋電路的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，參照附圖對(duì)本申請所公開的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電機(jī)控制裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。另外，本發(fā)明并不限于以下所示的實(shí)施方式。
[0028]圖1是表示適用了實(shí)施方式所涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)器人I的一例的說明圖。另外，以下，存在將相對(duì)于設(shè)置有機(jī)器人I的設(shè)置面G大致垂直的方向表現(xiàn)為上下方向的情況。
[0029]如圖所示，機(jī)器人I具備:相對(duì)于固定設(shè)置在設(shè)置面G上的基臺(tái)10而安裝成經(jīng)由回轉(zhuǎn)部20向水平方向回轉(zhuǎn)自如的主體部11 ;與該主體部11連動(dòng)連結(jié)的臂部12 ;以及設(shè)于該臂部12的前端的肘節(jié)部13。在該肘節(jié)部13的前端適當(dāng)?shù)剡B結(jié)有適應(yīng)于各種用途的末端執(zhí)行器(未圖示)。
[0030]另外，臂部12以及肘節(jié)部13分別構(gòu)成為經(jīng)由第一?第四關(guān)節(jié)部21?24而繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如。臂部12具備:相對(duì)于主體部11而連結(jié)成經(jīng)由第一關(guān)節(jié)部21上下?lián)u動(dòng)自如的第一臂部12a ;以及經(jīng)由第二關(guān)節(jié)部22而上下?lián)u動(dòng)自如地連結(jié)在該第一臂部12a的前端部的第二臂部12b。
[0031]肘節(jié)部13相對(duì)于第二臂部12b而連結(jié)成經(jīng)由第三關(guān)節(jié)部23繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如且經(jīng)由第四關(guān)節(jié)部24而上下?lián)u動(dòng)自如。
[0032]以回轉(zhuǎn)部20為首，第一?第四關(guān)節(jié)部21?24內(nèi)置有對(duì)作為可動(dòng)部件的主體部11、臂部12、肘節(jié)部13進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器。本實(shí)施方式所涉及的機(jī)器人I具備作為致動(dòng)器的電機(jī)2以及轉(zhuǎn)矩傳感器3。并且，如圖所示，所述電機(jī)2以及轉(zhuǎn)矩傳感器3與對(duì)該電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的電機(jī)控制裝置4電連接。
[0033]在此，對(duì)所述電機(jī)控制裝置4進(jìn)行說明，并且對(duì)具備該電機(jī)控制裝置4的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行具體的說明。
[0034]圖2A是表示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一例的框圖。例如，當(dāng)將電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適用于第一關(guān)節(jié)部21時(shí)，如圖所示，在第一關(guān)節(jié)部21設(shè)有作為對(duì)第一臂部12a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)2和電機(jī)2驅(qū)動(dòng)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行檢測的轉(zhuǎn)矩傳感器3。
[0035]轉(zhuǎn)矩傳感器3設(shè)置在電機(jī)2和作為可動(dòng)部件的一例且成為電機(jī)2的負(fù)載的第一臂部12a之間。在此，不出了電機(jī)2和轉(zhuǎn)矩傳感器3 —體構(gòu)成的例子，來作為在電機(jī)2中一體裝入轉(zhuǎn)矩傳感器3而成的傳感器一體型電機(jī)2a。
[0036]圖2B是表不電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一例的框圖，如圖所不，在第一關(guān)節(jié)部21設(shè)有電機(jī)2以及、與該電機(jī)2連動(dòng)連結(jié)的減速器5和轉(zhuǎn)矩傳感器3 —體構(gòu)成的傳感器一體型減速器
5a0
[0037]S卩，在圖1所示的機(jī)器人I的第一關(guān)節(jié)部21配設(shè)有傳感器一體型電機(jī)2a、或者電機(jī)2和傳感器一體型減速器5a，從而使第一臂部12a進(jìn)行搖動(dòng)。另外，雖然省略了圖示，但也可以代替不具備減速器5的傳感器一體型電機(jī)2a、與電機(jī)2分體的傳感器一體型減速器5a，而采用電機(jī)2、減速器5以及轉(zhuǎn)矩傳感器3 —體構(gòu)成的傳感器一體型致動(dòng)器。
[0038]如圖2A以及圖2B所示，控制電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)的電機(jī)控制裝置4具備:電流控制部41 ;位置/速度控制部42 ;推定部43。
[0039]詳細(xì)情況在后敘述，推定部43根據(jù)從轉(zhuǎn)矩傳感器3反饋的轉(zhuǎn)矩檢測信號(hào)Tfb，推定電機(jī)2的速度或者位置中的任一方，并將作為推定結(jié)果的機(jī)械角速度向位置/速度控制部42輸出，并將推定電角度向電流控制部41輸出。另外，位置/速度控制部42根據(jù)來自推定部43的機(jī)械角速度和速度指令，將電流指令向電流控制部41輸出。這樣，電流控制部41根據(jù)作為由電流檢測器檢測到向電機(jī)2供給的輸出電流的信號(hào)的反饋電流Ifb、來自推定部43的電機(jī)2的推定電角度、以及來自位置/速度控制部42的電流指令來對(duì)電機(jī)2進(jìn)行控制。
[0040]如此，本實(shí)施方式中的電機(jī)控制裝置4無需采用如編碼器等那樣高價(jià)且在振動(dòng)、沖擊這樣的耐環(huán)境性能存在不足的位置檢測器，而采用耐環(huán)境性能良好的轉(zhuǎn)矩傳感器3來進(jìn)行電機(jī)2的控制。因而，可以實(shí)現(xiàn)雖然為低成本但能夠提高動(dòng)作性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電機(jī)控制裝置4。
[0041]在此，對(duì)電機(jī)控制裝置4進(jìn)行更加具體的說明。圖3是更加具體表示電機(jī)控制裝置4的說明圖。
[0042]如圖所示，電機(jī)控制裝置4具備高頻電流指令器45，該高頻電流指令器45產(chǎn)生疊加于向電機(jī)2的輸出電流的高頻電流指令I(lǐng)dhfi。S卩，電機(jī)控制裝置4的推定部43根據(jù)高頻電流指令I(lǐng)dhfi以及轉(zhuǎn)矩檢測信號(hào)Tfb，對(duì)電機(jī)2的速度以及位置中的至少一方進(jìn)行推定。另夕卜，高頻電流指令器45未必非要電機(jī)控制裝置4所具備，也可以設(shè)為與電機(jī)控制裝置4不同的外部裝置。
[0043]電流控制部41具備:ACRd (d軸電流控制器)51 ;ACRq (q軸電流控制器)52 ;三相/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器55 ；d軸電流運(yùn)算器65 ;加法器66、67 ；dq/三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器44。三相/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器55為電機(jī)控制裝置4所具備的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部，對(duì)與電機(jī)2同步的d-q軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸成分以及q軸成分進(jìn)行運(yùn)算，從而針對(duì)來自電機(jī)2的三相的電流Iuvw而分別導(dǎo)出d軸電流以及q軸電流。dq/三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器44具備dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部53，根據(jù)d軸電壓指令Vd以及q軸電壓指令V,而導(dǎo)出三相電壓指令V _。
[0044]另外，電流控制部41具備:未圖不的PWM控制器；開關(guān)兀件(功率兀件)；電流檢測器。PWM控制器進(jìn)行所謂的載波比較運(yùn)算、空間矢量運(yùn)算，將三相電壓指令轉(zhuǎn)換為PWM控制信號(hào)，并向開關(guān)元件(功率元件)輸出。開關(guān)元件(功率元件)例如為IPM(IntelligentPower Module:智能功率模塊)，將與來自PWM控制器的PWM控制信號(hào)相應(yīng)的電流向電機(jī)供給。電流檢測器配置在向電機(jī)的電流供給線上，輸出檢測電流信號(hào)1_。
[0045]ACRd51根據(jù)來自高頻電流指令器45的檢波用的高頻電流指令I(lǐng)dhfjP d軸電流指令rd由d軸電流運(yùn)算器65合成出的指令、以及從三相/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器55輸出的d軸電流值Id，對(duì)d軸電壓指令進(jìn)行調(diào)整并輸出。另外，ACRd 51