CN111381554A - 控制方法、控制装置以及程序记录介质 - Google Patents

控制方法、控制装置以及程序记录介质 Download PDF

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Abstract

提供在发生了无法由主控制器进行控制的异常状态时能够使移动体安全地停止的控制方法、控制装置以及程序记录介质。本发明所涉及的控制方法是驱动系统中的驱动机构的控制方法，该驱动系统按照来自主控制器的指示利用驱动机构使移动体移动，该控制方法包括以下工序：异常探测工序，探测无法由主控制器进行控制的异常状态；剩余距离计算工序，当在异常探测工序中探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；极限减速度计算工序，计算能够以在剩余距离计算工序中计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及极限停止控制工序，控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。

Description

控制方法、控制装置以及程序记录介质
技术领域
本发明涉及一种控制方法、控制装置以及程序记录介质。
背景技术
在具有多个驱动轴的机床等中存在具备驱动系统的机床，该驱动系统利用单独的控制装置(从控制器(slave controller))分别控制各驱动轴的驱动机构，从主控制器(master controller)向各控制装置指示对各个驱动轴所要求的动作，由此进行控制使得多个驱动轴协调地动作。
在驱动机构是使移动体进行直线移动的机构的情况下，由于移动体的可动范围有限，因此主控制器被编程为使移动体仅在可动范围内移动。然而，例如在由于主控制器与从控制器之间的通信异常等而变为在移动体正在移动的期间无法由主控制器对从控制器进行控制的异常状态的情况下，从控制器必须通过独自的判断使移动体停止，以避免移动体由于超过移动极限位置进行移动而与其它构成要素碰撞。
作为这样的异常时的移动体的停止方法，能够列举出以电动机的最大转矩进行减速来使移动体停止的电流限制停止、不控制电动机而是通过电动机以及驱动电动机的电路的损耗或者驱动机构的摩擦等使移动体自然停止的自由运行停止(free-run stop)以及控制为使移动体以预先设定的固定的减速度(负的加速度)停止的减速度停止。关于电流限制停止，虽然能够使移动体以最短的距离停止，但容易产生振动且向驱动机构施加的负荷大。另一方面，关于自由运行停止和减速度停止，根据探测到异常状态的定时不同而导致有可能无法防止移动体与其它构成要素的碰撞。
在下述专利文献1中记载了如下一种技术：采用所述减速度停止来防止移动体(工作台)超过移动极限位置进行移动而与支承框碰撞。具体地说，在专利文献1中记载了如下一种定位工作台装置：将工作台的检测位置处的移动速度的容许值作为以固定的减速度进行减速的值来进行计算，在计算出的容许值为检测到的移动速度以下时产生异常信号，停止工作台的驱动，并且使制动器动作。在该方法中，如果不尽可能地增大减速度的设定，则有可能无法防止工作台碰撞支承框，或者需要将通常的工作台的可动范围限制得较小。由于增大减速度的设定使产生振动的可能性增大，因此不优选，限制通常的工作台的可动范围也不优选。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-191757号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题在于提供一种在发生了无法由主控制器进行控制的异常状态时能够使移动体安全地停止的控制方法、控制装置以及程序记录介质。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的控制方法是驱动系统(例如，后述的驱动系统1)中的驱动机构的控制方法，所述驱动系统按照来自主控制器(例如，后述的主控制器2)的指示来利用驱动机构(例如，后述的驱动机构4)使移动体(例如，后述的移动体3)移动，所述控制方法包括以下工序：异常探测工序(例如，后述的步骤S1的异常探测工序)，探测无法由主控制器进行控制的异常状态；剩余距离计算工序(例如，后述的步骤S2的剩余距离计算工序)，当在所述异常探测工序中探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；极限减速度计算工序(例如，后述的步骤S5的极限减速度计算工序)，计算能够以在所述剩余距离计算工序中计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及极限停止控制工序(例如，后述的步骤S6的极限停止控制工序)，控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。
(2)在(1)的控制方法中，也可以是，还包括以下工序：停止距离计算工序(例如，后述的步骤S3的停止距离计算工序)，当在所述异常探测工序中探测到异常状态时，对在以预先设定的设定减速度进行减速的情况下所述移动体到停止为止所移动的停止距离进行计算；以及通常停止控制工序(例如，后述的步骤S7的通常停止控制工序)，在所述停止距离为所述剩余距离以下的情况下，控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述设定减速度停止，其中，仅在所述停止距离超过所述剩余距离的情况下进行所述极限停止控制工序。
(3)本发明所涉及的控制装置(例如，后述的从控制器5)按照来自主控制器(例如，后述的主控制器2)的指示对使移动体(例如，后述的移动体3)移动的驱动机构(例如，后述的驱动机构4)进行控制，所述控制装置具备：异常探测部(例如，后述的异常探测部12)，其探测无法由主控制器进行控制的异常状态；剩余距离计算部(例如，后述的剩余距离计算部13)，其在所述异常探测部探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；极限减速度计算部(例如，后述的极限减速度计算部16)，其计算能够以由所述剩余距离计算部计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及极限停止控制部(例如，后述的极限停止控制部17)，其控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。
(4)本发明所涉及的程序记录介质非暂性地对控制装置的程序进行记录，该控制装置按照来自主控制器(例如，后述的主控制器2)的指示对使移动体(例如，后述的移动体3)移动的驱动机构(例如，后述的驱动机构4)进行控制，所述程序具备：异常探测要素，其探测无法由主控制器进行控制的异常状态；剩余距离计算要素，其在所述异常探测要素探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；极限减速度计算要素，其计算能够以由所述剩余距离计算要素计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及极限停止控制要素，其用于控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种在发生了无法由主控制器进行控制的异常状态时能够使移动体安全地停止的控制方法、控制装置以及程序。
附图说明
图1是示出具备本发明的一个实施方式的控制装置的驱动系统的结构的示意图。
图2是示出图1的控制装置的控制的过程的流程图。
附图标记说明
1：驱动系统；2：主控制器；3：移动体；4：驱动机构；5：从控制器(控制装置)；12：异常探测部；13：剩余距离计算部；14：停止距离计算部；15：距离比较部；16：极限减速度计算部；17：极限停止控制部；18：通常停止控制部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出具备本发明的一个实施方式的控制装置的驱动系统1的结构的示意图。图2是示出图1的控制装置的控制的过程的流程图。
驱动系统1具备主控制器2、驱动移动体3的驱动机构4、控制驱动机构4的本发明的一个实施方式所涉及的从控制器5。
驱动系统1例如是在机床中例如使工作台等移动体3进行直线移动的系统，按照主控制器2的指示使移动体3移动。驱动系统1能够具备按照主控制器2的指示而被驱动的其它构成要素(未图示)，能够与其它构成要素的运动相协调地对移动体3进行定位。作为一例，驱动系统1能够用于构成如下的机床：通过将加工对象物(工件)保持在移动体3上并控制加工对象物与通过其它构成要素进行定位的工具之间的相对位置，来对加工对象物进行期望的加工。
主控制器2例如是数值控制装置等控制装置。主控制器2能够通过使例如具有CPU、存储器等的计算机装置读入控制程序来实现。
驱动机构4只要是能够按照来自控制器5的输入信号进行移动体3的定位控制的机构即可。驱动机构4的结构没有被特别地限定，如图示那样，能够构成为具有：伺服放大器6，其输出与来自从控制器5的输入信号相应的电压；伺服电动机7，其通过伺服放大器6的输出电压而被驱动；进给丝杠8，其通过伺服电动机7而进行旋转；以及螺母9，其与进给丝杠8卡合并被固定于移动体3。在图示的驱动机构4中，通过对进给丝杠8的两端部进行支承的支承体10、11来确定移动体3的移动极限位置(可动范围的两端)P1、P2。
从控制器5按照来自主控制器2的指示来利用驱动机构4使移动体3移动。也就是说，从控制器5决定伺服电动机7的转速，并将该信息输入到伺服放大器6，使得移动体3以从主控制器2指示的位置和速度进行移动和定位。
从控制器5是实施本发明的一个实施方式的控制方法的装置。从控制器5既可以由具有集成电路等的专用电路基板、模块构成，也可以是通过使具有CPU、存储器等的计算机读入本发明所涉及的程序来实现的控制装置。
从控制器5具备异常探测部12、剩余距离计算部13、停止距离计算部14、距离比较部15、极限减速度计算部16、极限停止控制部17以及通常停止控制部18。这些构成要素也可以是按功能进行区分的，在物理上或者在用于实现从控制器5的程序中不独立。
如图2所示，从控制器5所进行的本发明的一个实施方式的控制方法包括异常探测工序(步骤S1)、剩余距离计算工序(步骤S2)、停止距离计算工序(步骤S3)、距离比较工序(步骤S4)、极限减速度计算工序(步骤S5)、极限停止控制工序(步骤S6)以及通常停止控制工序(步骤S7)。从控制器5的异常探测部12是执行步骤S1的异常探测工序的构成要素，剩余距离计算部13是执行步骤S2的剩余距离计算工序的构成要素，停止距离计算部14是执行步骤S3的停止距离计算工序的构成要素，距离比较部15是执行步骤S4的停止距离计算工序的构成要素，极限减速度计算部16是执行步骤S5的极限减速度计算工序的构成要素，极限停止控制部17是执行步骤S6的极限停止控制工序的构成要素，通常停止控制部18是执行步骤S7的通常停止控制工序的构成要素。
另外，实现从控制器5的本发明的一个实施方式的程序具备：异常探测要素，其是执行步骤S1的异常探测工序的程序要素；剩余距离计算要素，其是执行步骤S2的剩余距离计算工序的程序要素；停止距离计算要素，其是执行步骤S3的工序的程序要素；停止距离计算要素，其是执行步骤S4的停止距离计算工序的程序要素；极限减速度计算要素，其是执行步骤S5的极限减速度计算工序的程序要素；极限停止控制要素，其是执行步骤S6的极限停止控制工序的程序要素；以及通常停止控制要素，其是执行步骤S7的通常停止控制工序的程序要素。此外，本发明所涉及的程序能够通过记录在非暂时性的记录介质中来进行提供。
在步骤S1的异常探测工序中，异常探测部12探测无法由主控制器2进行控制的异常状态。作为具体例，异常探测部12能够构成为，在来自主控制器2的控制信号中断、从主控制器2接收到异常信号等情况下，判断为是异常状态。
当在步骤S1的异常探测工序中异常探测部12探测到异常状态时，在步骤S2的剩余距离计算工序中，剩余距离计算部13计算移动体3的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离Sr。在图1中，移动体3向右移动，剩余距离Sr是从移动体3的当前位置P0到右侧的移动极限位置P2的距离。此外，计算剩余距离Sr时使用的移动极限位置P1、P2既可以设为移动体3与支承体10、11抵接的位置，也可以设为留出固定的余量的位置。
当在步骤S1的异常探测工序中异常探测部12探测到异常状态时，在步骤S3的停止距离计算工序中，停止距离计算部14获取当前的移动体3的速度V，并计算在以预先设定的设定减速度Dp进行减速的情况下移动体3到停止为止所移动的停止距离Sp。具体地说，停止距离计算部14能够将停止距离Sp计算为Sp＝V2/2Dp。
在步骤S4的距离比较工序中，距离比较部15将剩余距离Sr与停止距离Sp进行比较。在停止距离Sp超过剩余距离Sr的情况下(Sp>Sr)，从控制器5执行步骤S5的极限减速度计算工序和步骤S6的极限停止控制工序，在停止距离Sp为剩余距离Sr以下的情况下(Sp≤Sr)，从控制器5执行步骤S7的通常停止控制工序。
在当停止距离Sp超过剩余距离Sr的情况下执行的步骤S5的极限减速度计算工序中，极限减速度计算部16获取当前的移动体3的速度V，并计算能够以由剩余距离计算部13计算出的剩余距离Sr停止的移动体3的极限减速度(使得到移动体3的速度成为零的瞬间为止的移动量与剩余距离Sr相等的减速度)Dr。具体地说，极限减速度计算部16能够将极限减速度Dr计算为Dr＝V2/2Sr。
在当停止距离Sp超过剩余距离Sr的情况下执行的步骤S6的极限停止控制工序中，极限停止控制部17控制驱动机构4，使得移动体以极限减速度Dr以上的减速度停止。由此，能够防止移动体3还没有完全停止而与支承体10、11碰撞。
此外，由于根据伺服放大器6或伺服电动机7的规格而实际的移动体3的减速度存在上限，因此在移动体3的速度V大、剩余距离Sr短的情况下，有可能无法使移动体3在移动极限位置P1、P2处停止。然而，在主控制器2正常地发挥功能的期间，由于进行使移动体3处在移动极限位置P1、P2之间的控制，因此在无法由主控制器2进行控制的情况下，只要没有延迟地执行本实施方式的控制方法，就能够使移动体3停止在移动极限位置P1、P2之间。
根据伺服电动机7等的特性，在由异常探测部12进行的异常状态的探测延迟而从控制器5所设定的减速度的值超过了伺服放大器6或伺服电动机7的极限时，减速转矩有可能大幅降低。在伺服电机7具有这样的特性的情况下，也可以对从控制器5所设定的减速度的值设定上限。也就是说，在由异常探测部12进行的异常状态的探测延迟而极限减速度Dr超过了由驱动机构4能够实现的最大加速度时，也可以将从控制器5所设定的减速度的值设为与驱动机构4的最大加速度相同的值。
在移动极限位置P1、P2是留出固定的余量的位置的情况下，优选将实际的减速度设定为与极限减速度Dr相等。反过来说，为了能够使实际的减速度与极限减速度Dr相等，优选考虑控制误差来设定移动极限位置P1、P2。另外，在移动极限位置P1、P2是没有留出足够的余量的位置的情况下，将实际的减速度设为比极限减速度Dr大固定量的值，由此即使存在控制误差，也能够避免移动体3与支承体10、11碰撞。
在停止距离Sp为剩余距离Sr以下的情况下执行的步骤S7的通常停止控制工序中，通常停止控制部18控制驱动机构4，使得移动体3以设定减速度Dp停止。由此，能够防止直到移动体3停止为止的时间过长。
如根据以上的说明可明确的那样，本发明的一个实施方式所涉及的从控制器5是按照来自主控制器2的指示对使移动体3移动的驱动机构4进行控制的控制装置，所述从控制器5具备：异常探测部12，其探测无法由主控制器2进行控制的异常状态；剩余距离计算部13，其在异常探测部12探测到异常状态时，计算移动体3的当前的移动方向上的到移动极限位置P1、P2的剩余距离Sr；极限减速度计算部16，其计算能够以由剩余距离计算部13计算出的剩余距离Sr停止的移动体3的极限减速度Dr；以及极限停止控制部17，其控制驱动机构4，使得移动体3以极限减速度Dr以上的减速度停止。由此，在成为无法由主控制器2进行控制的异常状态的情况下，能够防止移动体3没有完全停止而与支承体10、11碰撞，并且能够使移动体3的减速度止于必要的最小限度来抑制振动以及驱动机构4的负荷。
另外，从控制器5还具备：停止距离计算部14，其在异常探测部12探测到异常状态时，对在以预先设定的设定减速度Dp进行减速的情况下移动体3到停止为止所移动的停止距离Sp进行计算；以及通常停止控制部18，其在停止距离Sp为剩余距离Sr以下的情况下，控制驱动机构4，使得移动体3以设定减速度Dp停止，其中，仅在停止距离Sp超过剩余距离Sr的情况下，由极限停止控制部17控制驱动机构4，使得移动体3以极限减速度Dr以上的减速度停止。由此，能够不过度地减小移动体3的减速度，并且迅速地使移动体3停止。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式。另外，本实施方式中记载的效果只不过列举了本发明所产生的最佳的效果，本发明的效果不限定于本实施方式中记载的效果。
以上的从控制器5的有利效果也是本发明的一个实施方式所涉及的控制方法以及本发明的一个实施方式所涉及的程序的有利效果。
关于本发明所涉及的控制方法、控制装置以及程序，也可以是，在探测到无法由主控制器进行控制的异常状态的情况下，始终计算极限减速度，控制驱动机构，使得所述移动体以极限减速度以上的减速度停止。也就是说，在本发明所涉及的控制方法中，停止距离计算工序、距离比较工序以及通常停止控制工序不是必需的结构，在本发明所涉及的控制装置中，停止距离计算部、距离比较部以及通常停止控制部不是必需的结构，在本发明所涉及的程序中，停止距离计算要素、距离比较要素以及通常停止控制要素不是必需的结构。
本发明所涉及的控制方法、控制装置以及程序也能够应用于除了使移动体进行直线移动的驱动机构以外的机构。具体地说，本发明所涉及的控制方法、控制装置以及程序例如能够应用于使移动体在固定的范围内摇动的驱动机构等限制移动体的可动范围的任意的驱动机构的控制。

Claims (4)

1.一种驱动系统中的驱动机构的控制方法，该驱动系统按照来自主控制器的指示来利用驱动机构使移动体移动，所述控制方法包括以下工序：
异常探测工序，探测无法由主控制器进行控制的异常状态；
剩余距离计算工序，当在所述异常探测工序中探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；
极限减速度计算工序，计算能够以在所述剩余距离计算工序中计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及
极限停止控制工序，控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括以下工序：
停止距离计算工序，当在所述异常探测工序中探测到异常状态时，对在以预先设定的设定减速度进行减速的情况下所述移动体到停止为止所移动的停止距离进行计算；以及
通常停止控制工序，在所述停止距离为所述剩余距离以下的情况下，控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述设定减速度停止，
其中，仅在所述停止距离超过所述剩余距离的情况下进行所述极限停止控制工序。
3.一种控制装置，按照来自主控制器的指示对使移动体移动的驱动机构进行控制，所述控制装置具备：
异常探测部，其探测无法由主控制器进行控制的异常状态；
剩余距离计算部，其在所述异常探测部探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；
极限减速度计算部，其计算能够以由所述剩余距离计算部计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及
极限停止控制部，其控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。
4.一种程序记录介质，非暂时性地对控制装置的程序进行记录，所述控制装置按照来自主控制器的指示对使移动体移动的驱动机构进行控制，所述程序具备：
异常探测要素，其探测无法由主控制器进行控制的异常状态；
剩余距离计算要素，其在所述异常探测要素探测到异常状态时，计算所述移动体的当前的移动方向上的到移动极限位置的剩余距离；
极限减速度计算要素，其计算能够以由所述剩余距离计算要素计算出的所述剩余距离停止的所述移动体的极限减速度；以及
极限停止控制要素，其用于控制所述驱动机构，使得所述移动体以所述极限减速度以上的减速度停止。
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