DE19655286B4

DE19655286B4 - Verfahren zur automatischen Korrektur eines anormalen Betriebszustandes in einem Servosteuersystem

Info

Publication number: DE19655286B4
Application number: DE19655286A
Authority: DE
Inventors: Mitsuyasu Kachi; Kazuhiko Tsutsui
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: JPH0916233A; KR970002525A; US6140789A; JP3625901B2; US5825150A; US6232737B1

Abstract

Verfahren zur automatischen Korrektur eines anormalen Betriebszustandes in einem Servosteuersystem, umfassend
– eine Servosteuerschleife für einen Servomotor (8) mit einem Motorpositionsdetektor (18) zum Erfassen einer Motorposition, wobei eine NC-Einheit (10) einen Positions-Befehlswert ausgibt;
– eine Positionssteuereinrichtung (11), welche einen Unterschied zwischen einem Positions-Rückkopplungs-Parameter von dem Motorpositionsdetektor (18) und dem Positions-Befehlswert erfasst;
– eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung (12), welche einen Unterschied zwischen einem auf dem Positions-Rückkopplungsparameter beruhenden Geschwindigkeits-Rückkopplungswert und einem Ausgangssignal von der Positionssteuereinrichtung (11) erhält;
– eine Begrenzungseinrichtung (36) zum Begrenzen des Ausgangssignals der Geschwindigkeitssteuereinrichtung (12); und
– eine Stromsteuereinrichtung (13), welche einen Unterschied zwischen einem Strom-Rückkopplungswert eines Stromdetektors (CT) und einem ausgegebenen Strom-Befehlswert der Begrenzungseinrichtung (36) erhält und den Servomotor (8) steuert;
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
– Erfassen (S2601), ob ein schneller Vorschub stattfindet;
– Begrenzen (S2602) eines Strom-Befehlswertes auf einen maximalen Strom-Befehlswert; und
– Verringern (S2603) einer Positionsschleifenverstärkung in...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Korrektur eines anormalen Betriebszustandes in einem Servosteuersystem, beispielsweise zur Verwendung in einem numerischen Steuersystem zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, eines Roboter oder dergleichen.
Zunächst werden im folgenden ein allgemeiner Servomotortreiber, ein allgemeines Servosteuersystem und eine Stromsteuereinrichtung eines Wechselstrommotors anhand von 43 bis 45 der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
43 zeigt einen allgemeinen Servomotortreiber, der in einem Servosteuersystem verwendet wird. Der Servomotortreiber weist eine Gleichrichterschaltung 2 zum Gleichrichten eines dreiphasigen Wechselstroms auf, der von einer dreiphasigen Wechselstromquelle 1 geliefert wird, einen Glättungskondensator 3 zum Glätten eines gleichgerichteten Ausgangssignals der Gleichrichterschaltung 2, eine Halbleiterschalter-Schaltung 4, welche den von dem Glättungskondensator 3 gelieferten Gleichstrom als Eingangsgröße empfängt und einen Ausgangsabschnitt einer Schaltung zur Impulsbreitenmodulation (PWM) bildet, welcher den dreiphasigen Wechselstrom, mit dem eine PWM-Wandlung durchgeführt wurde, an einen Wechselstromservomotor 8 ausgibt, einen Stromerfassungsabschnitt 5 zur Erfassung, von einem Nebenschlusswiderstand CT, von Werten der Ströme der U-Phase und der V-Phase, die jeweils in den Wechselstromservomotor 8 von der Halbleiterschaltung 4 hineinfließen, einen A/D-Wandler 6 zur Umwandlung eines analogen Spannungssignals, welches proportional zu einem von dem Stromerfassungsabschnitt 5 erfassten Stromwert ist, in ein Digitalsignal, und eine CPU 7, die ein von dem A/D-Wandler 6 ausgegebenes Digitalsignal als ein Stromrückkopplungssignal annimmt, einen vorbestimmten Berechnungsvorgang entsprechend einem Stromrückkopplungswert und einem Geschwindigkeitsbefehlswert durchführt, und ein PWM-Signal für jede Phase an eine phasenbezogene Basisanschlussklemme der Halbleiterschaltung 4 ausgibt. Dabei wird in dieser Beschreibung eine Schaltung, welche die Gleichrichterschaltung 2 und den Glättungskondensator 3 enthält, als Wandler bezeichnet.
44 zeigt ein allgemeines Servosteuersystem. Das Servosteuersystem weist einen Positionssteuerabschnitt 11 zur Erzeugung eines die Geschwindigkeit betreffenden Befehls aus einer Differenz zwischen einem Positionsbefehlswert, der von der NC-Einheit 10 ausgegeben wird, und einen Positionsrückkopplungswert von einer Motorkante oder einer Maschinenkante auf, einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt 12 zur Erzeugung eines einen Strom betreffenden Befehls aus einer Differenz zwischen einem Geschwindigkeitsbefehlswert von dem Positionssteuerabschnitt 11 und einem Geschwindigkeitsrückkopplungswert, und einen Stromsteuerabschnitt 13 zur Erzeugung eines Stroms, der dem Servomotor 8 zugeführt wird, aus einer Differenz zwischen einem Strombefehlswert von dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 12 und einem Stromrückkopplungswert von einem Nebenschlusswiderstand CT. Der Servomotor 8 dreht sich und treibt eine Vorschubspindel 16 über ein Reduziergetriebe 15 an, und veranlasst einen Tisch zu einer Linearbewegung, wobei der Tisch der zu steuernde Gegenstand ist.
Im Falle einer halbgeschlossenen Schleife wird ein Motorkantendetektor 18 verwendet, der an einen Servomotor 14 angeschlossen ist und eine Umdrehungsgeschwindigkeit und einen Drehwinkel des Servomotors 8 sowie eine Position eines Magnetpols erfasst, und im Falle einer vollständig geschlossenen Schleife wird ein Maschinenkantenpositionsdetektor 19 zur Erfassung einer Position für die Linearbewegung des Tisches 17 verwendet, und von den Detektoren wird ein Rückkopplungssignal erhalten.
45 zeigt einen Stromsteuerabschnitt in einem Wechselstromservomotor. Dieser Stromsteuerabschnitt umfasst einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt 20 zur Ausgabe eines q-Achsen-Strombefehlswertes, einen Begrenzer 21 zur Begrenzung des q-Achsen-Strombefehlswertes, der von dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 20 ausgegeben wird, um ein Halbleiterelement zu schützen, welches einen nachstehend noch genauer erläuterten PWM-Modulationsabschnitt 25 bildet, einen d-q-Koordinatenwandlerabschnitt 22 zur Umwandlung von U- und V-Phasenströmen, die an den Wechselstromservomotor 8 ausgegeben werden, in d- bzw. q-Achsenströme, eine Stromsteuerung 23a zum Empfang einer Differenz zwischen einem d-Achsenstrombefehlswert und einem d-Achsenstromwert, der von dem d-q-Koordinatenwandlerabschnitt 12 ausgegeben wird, und zur Erzeugung eines Befehls in Bezug auf eine d-Achsenspannung, so dass die Differenz zu Null wird, eine Stromsteuerung 23b zum Empfang einer Differenz zwischen einem q-Achsenstrombefehlswert, der von dem Geschwindigkeitsteuerabschnitt 20 ausgegeben wird, und einem q-Achsenstromwert, der von dem d-q-Koordinatenwandlerabschnitt 22 ausgegeben wird, und zur Erzeugung eines Befehls für eine q-Achsenspannung, so dass die Differenz gleich Null wird, einen Dreiphasenwandlerabschnitt 24 zur dreiphasigen Umwandlung der d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehle, die von den Stromsteuerungen 23a und 23b ausgegeben werden, zur Erzeugung von Befehlen für Spannungen der Phase U, V bzw. W, und einen PWM-Modulationsabschnitt 25 zur Erzeugung eines dreiphasigen Wechselstroms, der dem Wechselstromservomotor 8 zugeführt werden soll, aus den Spannungsbefehlen für jede Phase, die von dem dreiphasigen Wandlerabschnitt 24 ausgegeben werden.
Wenn bei dem voranstehend geschilderten Aufbau die NC-Einheit 10 einen Positionsbefehlswert ausgibt, wird ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl von dem Positionssteuerabschnitt 11 erzeugt, so dass der Positionsbefehlswert mit einem Positionsrückkopplungswert von einem Motorkantenpositionsdetektor 18 im Falle einer halbgeschlossenen Schleife oder von einem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 im Falle einer vollständig geschlossenen Schleife übereinstimmt, und es wird ein q-Achsenstrombefehlswert von der Geschwindigkeitssteuerung 12 erzeugt, so dass der Geschwindigkeitsbefehlswert mit dem Geschwindigkeitsrückkopplungswert übereinstimmt, der von dem Motorkantenpositionsdetektor 18 erfasst wird. Im Unterschied zu dem q-Achsenstrombefehl wird der d-Achsenstrombefehl immer auf Null gesetzt.
Um dem Befehl zu folgen, wird mit dem dreiphasigen Wechselstrom zum Antrieb des Wechselstromservomotors 8 schließlich mit Hilfe der Halbleiterschaltung 4, die in 43 gezeigt ist, eine PWM-Modulation durchgeführt und ausgegeben, entsprechend dem q-Achsenstrombefehl und dem d-Achsenstrombefehl.
Nunmehr erfolgt eine Beschreibung von Betriebsabläufen einer Schutzfunktion bei der voranstehend beschriebenen, konventionellen Art eines Servomotortreibers.
Wie voranstehend geschildert, werden bei Erzeugung eines q-Achsenstrombefehls, um einem Positionsbefehl von der NC-Einheit 10 zu folgen, in dem Fall, dass der Strombefehlswert einen zulässigen Stromwert für die Halbleiterschaltung 4 überschreitet, Steuervorgänge durch den Begrenzer 21 vorgesehen, um den Strom zu begrenzen.
Weiterhin wird, wenn ein Prozentsatz eines Strombefehlswertes oder eines Phasenstromwertes, der von dem Stromerfassungsabschnitt 5 erfasst wird, in Bezug auf einen zulässigen Stromwert ein bestimmtes Niveau überschreitet und dieser Zustand einen vorbestimmten Zeitraum lang andauert, ein bestimmter Alarm erzeugt um anzuzeigen, dass die Differenz zu groß ist. Auch wenn eine Differenz zwischen einem Positionsbefehlswert, der dem Positionssteuerabschnitt zugeführt wird, und einem Positionsrückkopplungswert größer als ein Wert ist, der um einen bestimmten Prozentsatz von einer logisch berechneten Abweichung abweicht, wird ein Alarm erzeugt, der anzeigt, dass die Abweichung zu groß ist.
Wenn der in jedem Transistor in der Halbleiterschalter-Schaltung 4 fließende Strom erfasst wird, und wenn festgestellt wird, dass der Strom zu hoch ist, oder ein Gate-Abschaltbefehl von einem Mehrwellentreiber oder einem Wandlerabschnitt vorhanden ist, oder von einer NC-Einheit, so wird das Gate jedes Transistors in der Halbleiterschalter-Schaltung durch Hardware abgeschaltet.
Wenn bei einer vollständig geschlossenen Schleife, bei welcher der Maschinenkantendetektor 19 vorgesehen ist, die Differenz zwischen einer Auflösung und der Anzahl an Impulsen von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 sowie die Differenz zwischen einer Anzahl an Impulsen, die entsprechend einer Auflösung berechnet wird, und der Anzahl an Impulsen von dem Motorkantenpositionsdetektor 18, so dass in einem normalen Betriebszustand die Maschinenkante und die Motorkante miteinander übereinstimmen und die Differenz gleich Null ist, einen zulässigen Wert überschreitet, so wird bestimmt, dass bei der Rückkopplung eine Anomalität auftritt, und dann wird ein vorher festgelegter Alarm erzeugt.
Bei dem konventionellen Servomotortreiber ist keine Funktion dazu vorgesehen, das Muster einer Stromsignalform des in jeder Phase in der Motorausgangsklemme fließenden Stroms zu überwachen, so dass ein falscher Anschluss der Motorausgangsklemme nicht festgestellt werden kann, und es gibt keine andere Möglichkeit als einen Alarm auszulösen, der einen zu großen Unterschied oder eine übermäßige Belastung anzeigt, um das System zu stoppen, was nachteilig ist.
Weiterhin weist der konventionelle Servomotortreiber keine Funktion zur Erfassung einer Spannung in jeder Phase auf, die an die Motorausgangsklemme angeschlossen ist, so dass es in nachteiliger Weise unmöglich ist festzustellen, dass ein Anschluss der Motorausgangsklemme oder der Anschluss eines Sammelschienenleiters für einen Wandler nicht eingerichtet wurde.
Weiterhin weist der konventionelle Servomotortreiber nicht die Funktion auf, ein Gateabschalt-Signal für einen Transistor in einem Inverterabschnitt zum Steuern des Stroms für einen Servomotor zu überwachen, und auch keine Funktion zur Überwachung der Art eines Gateabschalt-Anforderungssignals, so dass es in nachteiliger Weise nicht möglich ist, detailliert die Gründe für einen Alarm festzustellen, beispielsweise wegen einer zu großen Differenz oder einer Rückkopplungsanormalität.
Weiterhin weist der konventionelle Servomotortreiber keine Funktion zur detaillierten Ermittlung der Ursache für den Alarm auf, wenn ein Alarm, der eine zu große Differenz oder eine zu hohe Last, oder eine Anormalität bei der Rückkopplung anzeigt, in einer vollständig geschlossenen Schleife erzeugt wird, die einen Maschinenkantenpositionsdetektor aufweist, und es gibt keine andere Möglichkeit als den Betriebsablauf des Systems zu stoppen, oder es ist viel Zeit dafür erforderlich, den Grund herauszufinden, was nachteilig ist.
Weiterhin weist die konventionelle Art eines Servomotortreibers keine Einrichtung auf, mit welcher dann, wenn ein Alarm erzeugt wird, der eine zu große Differenz oder eine zu große Belastung anzeigt, während der Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt wird, festgestellt werden kann, ob der Alarm deswegen erzeugt wurde, da eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist, oder deswegen, da eine anormale Last erzeugt wurde, und aus diesem Grund gibt es keinen anderen Weg als ein Stoppen des Systembetriebs, selbst in einem Fall, in welchem dadurch der Betrieb des Systems weitergeführt werden könnte, dass automatisch entsprechende Parameter neu eingestellt werden.
Weiterhin weist die konventionelle Art des Servomotortreibers keine Funktion zur Erkennung der Art eines Detektors auf, so dass dann, wenn die tatsächlichen Spezifikationen für die Kommunikation eines Detektors, der mit gewissen Parametern eingestellt ist, sich von jenen für einen Detektor unterscheiden, der tatsächlich angeschlossen ist, so wird ein Alarm infolge eines fehlenden Signals erzeugt, und kann der Zustand fehlerhafter Weise als Fehler des Detektors oder des Verbindungskabels angesehen werden, und darüber hinaus ist viel Zeit für die Wiederherstellung eines ordnungsgemäßen Zustands erforderlich, und in einigen Fällen können selbst sehr einfache Fehler bei der Parametereinstellung den Betrieb des Systems sperren.
Aus der DE 34 08 173 A1 ist die Überwachung eines Antriebsregelkreises bei rechnergestützten Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen Positions-Soll- und Istwerte miteinander in Beziehung gesetzt und auf Fehler überwacht werden. Dabei wird auch überwacht, ob das Verhältnis von Drehzahl-Sollwert zu Drehzahl-Istwert vorbestimmte Grenzen übersteigt. Ferner ist dort auch von einer dynamischen Regelkreisüberwachung die Rede.
Aus einem Bericht von J. B. Mitchell über ”Motor Drives in Factory Communication”, vorgetragen bei einer Konferenz vom 28.09. bis 04.10.1991, Seiten 354–369, sowie aus einer Veröffentlichung von J. Reimer über die Kommunikation digitaler Servoregler über einen CAN_Bus in SPS-Tagungsband 1994, Seiten 633 und 644, sind der Einsatz von Parametrierung und Befehl mit einem Parametersatz bekannt.
Die Berücksichtigung von Stromgrenzwerten ist im Prinzip aus der DE 39 31 143 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Korrektur eines anormalen Betriebszustandes in einem Servosteuersystem anzugeben, beispielsweise zur Verwendung in einem numerischen Steuersystem zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder dergleichen, bei welchem die Korrektur eines anormalen Betriebszustandes im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Positionsschleifenverstärkung bei Eintritt einer Strombegrenzung vorteilhafterweise verringert werden.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren sind im folgenden anhand von 17 sowie anhand von 36 bis 42 der Zeichnungen und der jeweils zugehörigen Beschreibungsteile näher dargelegt.
Insbesondere kann ein Verfahren bereitgestellt werden zur Erfassung und zur Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem zur exakten Bestimmung eines fehlerhaften Anschlusses einer Motorausgangsklemme, einer nicht angeschlossenen Motorausgangsklemme oder einer Sammelschiene für einen Wandler, der Gründe für den Alarm wie beispielsweise eine übermäßige Differenz oder eine Anomalität bei der Rückkopplung, falschen Anschluss eines Rückkopplungskabels, fehlerhafte Einstellung verschiedener Arten von Parametern, Fehler beim Anschluss eines Detektors, eine zu kurze Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung, oder die Erzeugung einer anomalen Last, zur Vermeidung einer Systemabschaltung durch automatisches Wiederherstellen des Systembetriebs mit Hilfe einer automatischen Korrektur, wenn irgendeine Anomalität auftritt, und weiterhin zur automatischen Änderung verschiedener Arten von Bedingungen für die Servosteuerung, so dass die Servosteuerung unter den optimalen Bedingungen durchgeführt wird.
Ein Verfahren zur Erfassung und zur Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem dient zur Erfassung zumindest des Stroms, der in zwei Phasen von den drei Phasen U, V und W einer Servomotorausgangsklemme fließt, bei der ersten Beschleunigung nach Einschalten der Stromversorgung, und zur Überwachung des Musters der Signalform jedes Stroms, um einen fehlerhaften Anschluss der Motorausgangsklemme festzustellen. Hierbei besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Erfassung und Diagnose, und eines Verfahrens zur Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem, um exakt einen fehlerhaften Anschluss einer Motorausgangsklemme festzustellen, eine nicht angeschlossene Motorausgangsklemme oder Sammelschiene für einen Wandler, die Gründe für einen Alarm wie beispielsweise eine zu große Differenz oder eine Anomalität bei der Rückkopplung, einen fehlerhaften Anschluss eines Rückkopplungskabels, eine fehlerhafte Einstellung verschiedener Arten von Parametern, Fehler beim Anschluss eines Detektors, eine zu kurze Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung, oder die Erzeugung einer nicht normalen Last, zur Vermeidung einer Abschaltung des Systems mittels automatischer Wiederherstellung des Systembetriebsablaufs durch eine automatische Korrektur, wenn irgendein anormaler Zustand auftritt, wobei auch automatisch verschiedene Arten von Bedingungen für die Servosteuerung geändert werden können, so dass die Servosteuerung unter optimalen Bedingungen durchgeführt wird.
Bei dem Verfahren zur Erfassung und zur Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem kann ein fehlerhafter Anschluss der Motorausgangsklemmen dadurch festgestellt werden, dass die Ströme erfasst werden, die zumindest durch zwei der drei Phasen U, V und W einer Servoausgangsklemme bei einer ersten Beschleunigung nach dem Einschalten der Stromversorgung fließen, und durch Überwachung der Muster der Stromsignalformen. Durch diese Anordnung lässt sich feststellen, dass eine Motorausgangsklemme falsch angeschlossen wurde.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem werden sämtliche Ströme der Phasen U, V und W, die in einer Ausgangsklemme eines Servomotors fließen, sowie die Spannungen der Phasen erfasst, und wird dann festgestellt, dass ein Anschluss der Motorausgangsklemme nicht erfolgt ist, falls es eine Phase gibt, in welcher kein Strom fließt, obwohl die Phasenspannung höher als ein vorbestimmter Wert ist. Mit dieser Anordnung lässt sich ermitteln, dass die Motorausgangsklemme nicht angeschlossen wurde.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem werden sämtliche Spannungen bei jeder Phase erfasst, die bei einer Motorausgangsklemme bei der Beschleunigung oder Verzögerung auftreten, und wird festgestellt, wenn sämtliche Phasenspannungen gleich Null sind, dass der Anschluss einer Sammelschiene für einen Wandler nicht erfolgt ist. Mit dieser Anordnung lässt sich feststellen, dass die Sammelschiene für einen Wandler nicht angeschlossen wurde.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird eine Spannung zwischen jeweiligen Phasen einer Ausgangsklemme eines Servomotors zur Berechnung einer Schaltspannung für jede Phase erfasst, und wird eine durchgehend glatte Phasenspannung unter Verwendung eines Filters erfasst, in welches die berechnete Schaltspannung eingegeben wird, so dass der Pegel der Phasenspannung einfach bewertet werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird dann, wenn ein Gate-Aschaltsignal für einen Transistor in einem Inverterabschnitt, welcher die Steuerung des Stroms für einen Servomotor durchführt, erzeugt wird, wenn ein Alarm nicht arbeitet, der Abschnitt festgestellt, in welchem das Gateabschalt-Anforderungssignal erzeugt wurde, wird die Zeit, zur welcher das Signal erzeugt wurde, in einem Speicher für jeden erfassten Abschnitt für einen bestimmten Zeitraum in der Vergangenheit gespeichert, und werden die Gründe für einen Alarm bestimmt, welcher anormale Zustände in dem Steuersystem anzeigt, beispielsweise ein zu großer Fehler oder eine Anomalität bei der Rückkopplung. Mit dieser Anordnung lassen sich die Gründe für einen Alarm feststellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem werden seit dem Einschalten der Stromversorgung bei der Positionssteuerung für ein mit einem Maschinenkantenpositionsdetektor versehenes System mit geschlossener Schleife folgende Größen überwacht: die Polarität von Signalen für einen Positionsbefehl, für eine Positionsrückkopplung, für eine Geschwindigkeitsrückkopplung, sowie ein Strombefehl und eine Stromrückkopplung, und nur dann, wenn die Positionsrückkopplung eine entgegengesetzte Polarität aufweist, wenn sämtliche Signale größer als ein vorbestimmter Wert sind, wird festgestellt, dass die Verdrahtung für das Rückkopplungskabel nicht korrekt ist. Mit dieser Anordnung lässt sich feststellen, dass die Verdrahtung für das Rückkopplungskabel nicht in Ordnung ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem erfolgt bei der Positionssteuerung für ein System mit geschlossener Schleife, welches einen Maschinenkantenpositionsdetektor aufweist, nach dem Einschalten der Stromversorgung ein Vergleich der Anzahl an Impulsen, die von einem Motorkantenpositionsdetektor erfasst wird, wenn eine Bewegung um eine vorbestimmte Entfernung entsprechend Bewegung um eine vorbestimmte Entfernung entsprechend Umdrehungen des Motors unter einem anderen Faktor erfolgt, mit einer Anzahl erfasster Impulse, die jeweils eine Maschinenkante bezeichnen, und es wird eine Parameterfehleinstellung von Maschinenparametern, wie beispielsweise eines Übersetzungsverhältnisses in der Maschine, einer Kugelumlaufspindelsteigung, der Auflösung eines Maschinenkantenpositionsdetektors oder dergleichen entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs festgestellt. Mit dieser Anordnung lässt sich feststellen, dass die Maschinenparameter falsch eingestellt wurden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird bei Software zur Bereitstellung der Steuerung eines Stroms für einen Servomotor ein Servomotormodell vorbereitet, bei welchem als Eingangsgrößen d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehle aufgetragen sind, und wenn ein zu großer Fehler angezeigt wird, obwohl eine Differenz zwischen einem Positionsrückkopplungswert in dem Modell und einem aktuellen Maschinenkantenpositionsrückkopplungswert innerhalb eines vorbestimmten, zulässigen Bereiches liegt, so wird festgestellt, dass eine Konstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist. Mit dieser Anordnung lässt sich herausfinden, dass eine Konstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei Software zur Bereitstellung von Steuerungen für den Strom eines Servomotors ein
Servomotormodell vorbereitet, bei welchem als Eingangsgrößen d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehle vorgesehen sind, und wenn die Rotorträgheit und die Lastträgheit innerhalb eines zulässigen fehlerhafte Abschaltung eines Gates aufgetreten ist, wird dann, wenn eine Differenz zwischen einem Positionsrückkopplungswert in dem Modell und einem aktuellen Motorkanten- Positionsrückkopplungswert einen vorbestimmten Zulässigkeitsbereich überschreitet, festgestellt, dass eine anomale Last vorhanden ist. Mit dieser Anordnung lässt sich feststellen, dass eine anormale Last vorhanden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform zur automatischen Korrektur von Anormalitäten in einem Servosteuersystem wird eine Positionssteuerung mit einem System mit halbgeschlossener Schleife durchgeführt, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, wird eine Rückkopplungspolarität von dem Maschinenkantenpositionsdetektor während dieses Zeitraums bestimmt, wird die Rückkopplungspolarität von dem Maschinenkantenpositionsdetektor umgekehrt, wenn die Rückkopplungspolarität nicht mit der Richtung für eine befohlene Position übereinstimmt, und dann wird die Positionssteuerung mit einem System mit vollständig geschlossener Schleife begonnen. Mit dieser Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm zu erzeugen, der einen zu großen Fehler oder einen Rückkopplungsfehler anzeigt, und ohne Stoppen des Betriebsablaufs des Systems.
Bei einer weiteren Ausführungsform zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem wird die Rückkopplungspolarität von dem Maschinenkantenpositionsdetektor umgekehrt, wenn die Differenz zwischen einer Positionsrückkopplungsrate von einem Motorkantenpositionsdetektor und einer Positionsrückkopplungsrate von einem Maschinenkantenpositionsdetektor nach Einschalten der Stromversorgung größer als ein vorbestimmter Wert ist. Mit dieser Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne Unterbrechung des Betriebs des Systems.
Bei einer weiteren Ausführungsform zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem wird eine doppelte Rückkopplungssteuerung durchgeführt, und wird die Rückkopplungspolarität von dem Maschinenkantenpositionsdetektor umgekehrt, wenn die Differenz zwischen einer Positionsrückkopplungsrate von einem Motorkantendetektor und einer Positionsrückkopplungsrate von einem Maschinenkantenpositionsdetektor nach Einschalten der Stromversorgung größer als ein vorbestimmter Wert ist. Mit dieser Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm zu erzeugen, der einen zu großen Fehler oder einen Rückkopplungsfehler anzeigt, und ohne Anhalten des Betriebsablaufs des Systems.
Bei einer weitere Ausführungsform zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem werden dann, wenn die Rückkopplungspolarität von einem Maschinenkantenpositionsdetektor umgekehrt wurde, die Daten in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert, und wird in Abhängigkeit von den Daten die Rückkopplungspolarität umgedreht, wenn die Stromversorgung erneut eingeschaltet wird.
Mit dieser Anordnung kann beim nächsten Betrieb des Systems das System in einem Zustand betrieben werden, in welchem von Beginn die Rückkopplungspolarität von dem Maschinenkantenpositionsdetektor korrekt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem wird die Reihenfolge der Ausgabe von Spannungsbefehlen automatisch geändert, wenn ein falscher Anschluss der Servomotorausgangsklemme vorhanden ist. Mit dieser Anordnung kann das Servosteuersystem normal betrieben werden, selbst wenn ein fehlerhafter Anschluss der Servomotorausgangsklemme vorhanden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung berechnet, die für das Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, der für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, und wird ein Befehl mit der berechneten optimalen Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung vorbereitet. Mit dieser Anordnung wird die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung korrigiert, und wird ein Befehl mit der Zeitkonstanten für die Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird diskret für jede Bewegungsrichtung eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung berechnet, die für ein Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärkers zulässig ist, der zur Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, und wird ein Befehl mit der berechneten, optimalen Zeitkonstanten für die Beschleunigung oder Verzögerung für die entsprechende Bewegungsrichtung bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung vorbereitet. Mit dieser Anordnung wird eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung direkt für jede Bewegungsrichtung korrigiert, und wird ein Befehl mit der Zeitkonstanten für die Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird diskret eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung, die für das Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, der zur Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, für die Beschleunigung bzw. Verzögerung berechnet, und wird ein Befehl mit der entsprechenden, berechneten optimalen Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung diskret für die Beschleunigung und für die Verzögerung bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt. Mit dieser Anordnung wird eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung diskret für die Beschleunigung und für die Verzögerung korrigiert, und wird ein Befehl mit der Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird diskret eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung, die für das Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, der zur Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, für die Beschleunigung oder für die Verzögerung berechnet, und für jede Bewegungsrichtung, um immer eine Zeitkonstante zur Verfügung zu stellen, die für ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, der für die Beschleunigung oder die Verzögerung in jeder Vorschubrichtung erforderlich ist, und wird ein Befehl mit der entsprechenden, optimalen Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung und für die entsprechende Richtung bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt. Mit dieser Anordnung wird eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung und für jede Bewegungsrichtung diskret korrigiert, und wird ein Befehl mit der Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird, in einem Fall, in welchem die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist oder das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker erreicht, der durch eine anormale Last beeinträchtigt wird, eine Abweichungsrate einer Position zur Bestimmung der Notwendigkeit eines Alarms in Bezug auf einen übermäßigen Fehler (ein Fehler gegenüber einer idealen Ermüdungsrate) auf einen Wert eingestellt, der größer als ein üblicher Wert ist, und zwar nur während der Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub. Mit diesem Aufbau kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm in Bezug auf einen zu großen Fehler auszulösen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur von Anomalitäten bei einem Servosteuersystem wird dann, wenn eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker erreicht, der durch eine anormale Last beeinträchtigt ist, eine Drehgeschwindigkeit eines Motors zur Bestimmung der Notwendigkeit eines Alarms in Bezug auf übermäßige Geschwindigkeit auf einen Wert eingestellt, der größer als ein üblicher Wert ist, jedoch nur während der Beschleunigung oder Verzögerung bei dem schnellen Vorschub. Mit dieser Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Geschwindigkeitsalarm zu erzeugen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird dann, wenn die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker erreicht, der durch eine anomale Last beeinträchtigt wird, eine Maximalgeschwindigkeit für einen die Geschwindigkeit betreffenden Befehl bei einem vorbestimmten Wert festgeklemmt. Bei dieser Anordnung tritt kaum jeweils ein Überschwingen auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird eine maximale Geschwindigkeit für einen die Geschwindigkeit betreffenden Befehl nur während der Beschleunigung oder Verzögerung bei einem vorbestimmten Wert festgeklemmt. Bei dieser Anordnung tritt kaum jemals ein Überschwingen auf, obwohl die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder ein Ausgangsdrehmoment den Wert eines maximalen Drehmoments von einem Servoverstärker unter Einfluss einer anormalen Last erreicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem wird eine Maximalgeschwindigkeit für einen Befehl, der die Geschwindigkeit betrifft, bei einem vorbestimmten Wert nur dann festgeklemmt, wenn ein Maximalstrom für einen Servoverstärker begrenzt ist. Mit dieser Anordnung tritt kaum jemals ein Überschwingen auf, obwohl eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder das Ausgangsdrehmoment das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluss einer anormalen Last erreicht.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur von Anomalitäten in einem Servosteuersystem wird dann, wenn eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder für die Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluss einer anormalen Last erreicht, ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl an einer nominellen Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors festgeklemmt, ein Befehl, der die Position für das Überschwingen betrifft, ausgedünnt, und die seit dem Beginn der Verzögerung ausgedünnte Rate wird verteilt und zu jeder Zeitkonstante hinzuaddiert. Bei einer derartigen Ausbildung tritt kaum jemals ein Überschwingen auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur von Anormalitäten in einem Servosteuersystem wird eine Änderungsrate (ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl) eines Befehls, der die Position pro Zeiteinheit betrifft, unterdrückt, wenn ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert während der Beschleunigung beim schnellen Vorschub erreicht hat. Bei einer derartigen Ausbildung tritt kaum jemals ein Überschwingen auf, und wird kaum jemals ein Alarm wegen einer zu großen Differenz erzeugt. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum automatischen Korrigieren von Anormalitäten in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker während einem schnellen Vorschub unter Einfluss einer anormalen Last eine Positions-Schleifenverstärkung nur während des betreffenden Zeitraums verringert. Bei einem derartigen Aufbau kann der Betriebsablauf des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm bezüglich einer zu großen Differenz auszulösen.
Bei einer weiteren Ausführungsfarm des Verfahrens zur automatischen Korrektur von Anormalitäten in einem Servosteuersystem wird dann, wenn ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluss einer anomalen Last während eines schnellen Vorschubs erreicht hat, eine Positions-Schleifenverstärkung durch eine vorher festgelegte Zeitkonstante verringert. Bei einem derartigen Aufbau kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm in Bezug auf eine zu große Differenz zu erzeugen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur von Anormalitäten in einem Servosteuersystem gemäß der Erfindung wird dann, wenn ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluss einer anormalen Last während eines schnellen Vorschubs erreicht hat, eine Positions-Schleifenverstärkung, wenn ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl eine nominelle Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors anzeigt, aus einer momentanen Ermüdungsrate berechnet, und wird eine solche Steuerung zur Verfügung gestellt, dass der die Geschwindigkeit betreffende Befehl nicht zu einer Überschreitung der nominellen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors führt. Bei einer derartigen Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm bezüglich einer zu großen Differenz auszulösen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose von Anormalitäten in einem Servosteuersystem gemäß der Erfindung wird ein Verbindungszustand mehrerer Empfangsschaltungen jeweils für einen Detektor in dessen Übertragungsseite überprüft, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, um automatisch die Art des Typs eines Detektors zu erfassen, der tatsächlich angeschlossen ist, und wenn die von dem erfassten Parameter angezeigte Art des Detektors sich von einem tatsächlich angeschlossenen Detektor unterscheidet, wird ein Parameter-Anormalitätsalarm erzeugt. Bei einem derartigen Aufbau lässt sich herausfinden, dass ein Parameter nicht normal ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum automatischen Korrigieren von Anormalitäten in einem Servosteuersystem gemäß der Erfindung wird dann, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, ein Verbindungszustand mehrerer Empfangsschaltungen, jeweils für einen Detektor in deren Übertragungsseite, überprüft, um automatisch den Typnamen eines tatsächlich angeschlossenen Detektors zu erfassen, und dann, wenn die Art eines Detektors, die durch den erfassten Parameter angegeben wird, sich von der eines tatsächlich angeschlossenen Detektors unterscheidet, wird eine Empfangsschaltung auf jene umgeschaltet, welche dem angeschlossenen Detektor entspricht. Bei einer derartigen Anordnung werden Daten für eine Position und eine Geschwindigkeit unter Verwendung einer Erfassungsschaltung entsprechend dem Detektor erzeugt, oder ohne Erzeugung eines Alarms, der anzeigt, dass kein Signal vorhanden ist oder dergleichen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Servomotortreibers, der zur Umsetzung des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem verwendet wird;
2 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren des Anschlusses von Motorausgangsklemmen bei dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren analer Zustände in einem Servosteuersystem;
3A eine erläuternde Ansicht mit einer Darstellung eines Ergebnisses der Bestimmung eines fehlerhaften Anschlusses der Motorausgangsklemmen;
3B eine erläuternde Ansicht mit einer Darstellung des Ergebnisses einer Ermittlung eines fehlerhaften Anschlusses der Motorausgangsklemmen;
4 ein Flussdiagramm einer Routine zur Erfassung einer Phasenspannung, die zur Diagnose der Verbindung der Motorausgangsklemmen verwendet wird, und auch zur Diagnose des Anschlusses einer Sammelschiene für einen Wandler, bei dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anomaler Zustände in einem Servosteuersystem;
5 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren der Verbindung der Motorausgangsklemmen bei dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
6 ein Flussdiagramm einer Routine zur Diagnose des Anschlusses der Sammelschiene für einen Wandler bei einem Verfahren zur Erfassung und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
7 ein Blockschaltbild einer Gatesteuerschaltung in einem Stromsteuerabschnitt, der zur Umsetzung des Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anomaler Zustände in einem Servosteuersystem verwendet wird;
8 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren der Gründe für die Erzeugung einer Gateabschaltung in dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
9 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren der Verdrahtung eines Rückkopplungskabels bei dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
10 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren der Parametereinstellung in dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
11 ein Blockschaltbild des Innenaufbaus des Stromsteuerabschnitts, der zur Umsetzung des Verfahrens zum Erfassen und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem verwendet wird;
12 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren zum Suchen nach Gründen, während die Leistung gesteuert wird, bei dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
13 ein Flussdiagramm einer Routine zum automatischen Umschalten von Positionen in einem Positionssteuersystem bei dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
14 ein Flussdiagramm einer Routine zum automatischen Umkehren einer Polarität in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
15 ein Blockschaltbild eines Servosteuersystems in einem Doppelrückkopplungs-Steuersystem, welches zur Umsetzung des Verfahrens zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem verwendet wird;
16 ein Flussdiagramm einer Routine zum automatischen Umdrehen einer Polarität in dem Servosteuersystem bei dem Doppelrückkopplungs-Steuersystem;
17 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Servosteuersystems, welches zur Umsetzung des Verfahrens zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
18 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
19 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
20 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in einem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in dem Servosteuersystem;
21 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
22 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
23 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
24 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
25 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsfarm einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
26 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in einem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in dem Servosteuersystem;
27 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Korrigieren einer Zeitkonstante in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
28 ein Flussdiagramm einer Routine zum Ändern eines Wertes der Ermittlung eines übermäßigen Fehlers in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
29 ein Flussdiagramm einer Routine zur Änderung eines Wertes der Ermittlung eines Alarms in Bezug auf eine zu hohe Geschwindigkeit in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
30 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Servosteuersystems, welches zur Umsetzung des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem verwendet wird;
31 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Routine zum Anklemmen eines die Geschwindigkeit betreffenden Befehls in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
32 ein Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Routine zum Anklemmen eines die Geschwindigkeit betreffenden Befehls in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
33 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform einer Routine zum Steuern der Geschwindigkeit und auch einer Position in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
34 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Befehl, der die Geschwindigkeit betrifft, und einem Befehl, der einen Strom betrifft, in einem Fall der Verwendung des Verfahrens zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
35 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Steuern der Geschwindigkeit und auch einer Position bei dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem;
36 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Steuern der Geschwindigkeit und auch einer Position bei dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
37 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Steuern der Geschwindigkeit als auch einer Position in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
38 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Routine zum Steuern der Geschwindigkeit und auch einer Position in dem Verfahren zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
39A ein Blockschaltbild einer Rückkopplungserfassungsschaltung;
39B eine erläuternde Ansicht mit einer Darstellung eines Zustandes eines Leseports (Leseanschlusses), wenn drei Arten an Detektoren angeschlossen sind;
40 ein Schaltbild für ein Beispiel für eine exklusive Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
41 ein Flussdiagramm einer Routine zum Diagnostizieren von Parameteranormalitäten in dem Verfahren zum Erfassen und Diagnostizieren anomaler Zustände in dem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
42 ein Flussdiagramm einer Routine zur automatischen Korrektur eines Verbindungszustands des Detektors in dem Verfahren zum automatischen Korrigieren anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
43 ein Blockschaltbild eines allgemeinen Servomotortreibers, der in einem Servosteuersystem verwendet wird;
44 ein Blockschaltbild eines allgemeinen Servosteuersystems; und
45 ein Blockschaltbild eines Stromsteuerabschnitts eines Wechselstromservomotors.
Bei der Beschreibung der nachstehenden Ausführungsbeispiele werden dieselben Bezugszeichen denselben Bauteilen wie bei der konventionellen Technik zugeteilt, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Servomotortreibers, der zur Umsetzung des Verfahrens zum Erfassen und Diagnostizieren anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In diesem Servomotortreiber erfaßt ein Stromdetektor 5 zur Erfassung eines Phasenstroms, der in einer Motorausgangsklemme fließt, zusätzlich zu den Strömen in der U-Phase und der V-Phase den Strom in der W-Phase.
Dieser Servomotortreiber weist Spannungserfassungsschaltungen 9a, 9b und 9c auf. Die Spannungserfassungsschaltungen 9a, 9b, 9c teilen eine Spannung zwischen jeder der U-, V- und W-Phasen, und geben eine Spannung proportional zur Spannung zwischen jeder Phase an einen A/D-Wandler aus. Der A/D-Wandler 6 wandelt eine von jeder der Spannungserfassungsschaltungen 9a, 9b und 9c erfaßte Spannung in einen Digitalwert um, und gibt das Digitalsignal an eine CPU 7 aus.
2 zeigt eine Routine zum Diagnostizieren des Anschlusses einer Motorausgangsklemme bei dem Verfahren zur Erfassung und zur Diagnose anomaler Zustände in dem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Verbindungsdiagnostikroutine wird nach dem Einschalten der Stromversorgung im Schritt 101 ein q-Achsenstrombefehl Iqa einmal für jede Sampling-Periode (Abtastperiode) erfaßt, und dann geht der Betriebsablauf des Systems zum nächsten Schritt S102 über.
Im Schritt S102 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Absolutwert des q-Achsenstrombefehls Iqa größer als ein vorbestimmter Wert IR ist oder nicht, und falls festgestellt wird, daß der Absolutwert des q-Achsenstrombefehls Iqa größer als der vorbestimmte Wert IR ist, so wird festgestellt, daß eine Beschleunigung erforderilch ist, und dann der Systembetriebsablauf zum Schritt S104 über. Wenn im Gegensatz nicht festgestellt wird, daß eine Beschleunigung erforderlich ist, dann geht der Systembetriebsablauf zum Schritt S103 über.
Im Schritt S103 erfolgt eine Ermittlung, ob eine Beschleunigungsbefehlsergebnismarke eingeschaltet (ON) oder gesetzt ist oder nicht, und falls festgestellt wird, daß die Beschleunigungsbefehlsergebnismarke ON ist, so wird festgestellt, daß eine erste Beschleunigungsanforderung beendet ist. Falls ein fehlerhafter Anschluß bei einer Motorausgangsklemme vorhanden ist, dauert die erste Beschleunigungsanforderung an, bis ein Alarm für einen übermäßigen Fehler oder einen Alarm für eine übermäßige Belastung erzeugt wird, so daß dann, wenn die Beschleunigungsbefehlsergebnismarke eingeschaltet ist und erkannt wird, daß die erste Beschleunigungsanfrage beendet ist, festgestellt wird, daß die Verbindung normal ist, und dann ist die Verbindungsdiagnoseroutine beendet. Wenn im Gegensatz hierzu festgestellt wird, daß die Beschleunigungsbefehlsergebnismarke nicht eingeschaltet (ON) ist, so wird festgestellt, daß eine Beschleunigungsbefehlsanforderung nicht erzeugt wurde, obwohl die Stromversorgung eingeschaltet wurde, und dann geht der Ablauf des Systems zum Schritt S101 über.
Im Schritt S104 wird, um im Schritt S103 zu erkennen, daß eine Beschleunigungsbefehlsanforderung erzeugt wird, nachdem die Stromversorgung eingeschaltet wurde, die Beschleunigungsbefehlsergebnismarke ausgeschaltet, und der Betriebsablauf des Systems geht zum nächsten Schritt S105 über.
Im Schritt S105 wird der Strom in jeder der Phasen U, V und W einmal in jeder Abtastperiode (Sampling-Periode) erfaßt. Es wird darauf hingewiesen, daß es nicht immer erforderlich ist, den durch die Phase W fließenden Strom zu erfassen, und daß es notwendig ist, den Strom in zumindest zwei von den drei Phasen zu erfassen, jedoch werden bei der vorliegenden Ausführungsform sämtliche Ströme in den drei Phasen erfaßt.
Im nächsten Schritt S106 wird ein Absolutwert eines Stroms in jeder Phase, der wie voranstehend geschildert erfaßt wird, mit einem Spitzenwert bis zum momentanen Betriebszustand auf der positiven bzw. negativen Seite der Strompolarität verglichen. Wenn als Ergebnis des Vergleichs ermittelt wird, daß ein erhaltener Wert größer oder gleich dem Spitzenwert bis zum momentanen Betriebszustand ist, so geht der Betriebsablauf zum Schritt S107 über, und anderenfalls geht der Betriebsablauf zum Schritt 109 über.
Im Schritt S107 werden Werte, die als größer oder gleich Spitzenwerten auf der positiven oder negativen Seite der Strompolarität festgestellt werden, neu als Spitzenwerte eingeschrieben, die zum Vergleich im Schritt S106 verwendet werden, und dann geht der Betriebsablauf zum Schritt S108 über.
Im Schritt S108 werden Erkennungsdaten einer Phase oder von Phasen, bei welchen Werte größer oder gleich Spitzenwerten auf der positiven (plus) und negativen (minus) Seite der Strompolarität erfaßt werden, aufeinanderfolgend in Speichern für die jeweiligen Werte gespeichert, und dann geht der Betriebsablauf des Systems zum nächsten Schritt S109 über.
Wenn im Schritt S109 eine Größe der Erkennungsdaten, die in dem vorherigen Schritt S108 gespeichert wurden, eine bestimmte Größe überschreitet, geht der Betriebsablauf des Systems zum nächsten Schritt S110 über, und anderenfalls kehrt das System zum Schritt S101 zurück.
Im Schritt S110 wird ein Muster einer Stromsignalform aus den im Schritt S108 gespeicherten Erkennungsdaten ermittelt, und es erfolgt eine Ermittlung, ob ein falscher Anschluß bei der Motorausgangsklemme vorhanden ist oder nicht.
In einem Fall, in welchem ein Befehl für die Beschleunigung eine Anforderung nach einer Drehung des Motors in der normalen Richtung ist, wie in 3A gezeigt, und wenn das Muster anzeigt, daß Spitzenwerte des Stroms, der durch die Phase U, die Phase V und die Phase W fließt, in dieser Reihenfolge, mit Spitzenwerten der Phase U als Bezugswert, sowohl auf der positiven als auch auf der negativen Seite der Strompolarität gespeichert sind, so wird festgestellt, daß die Verbindung für sämtliche Phasen U, V und W normal ist, und wenn im Gegensatz hierzu das Muster anzeigt, daß Spitzenwerte in der Reihenfolge der Phasen U, W und V sowohl auf den positiven als auch negativen Seiten der Strompolarität gespeichert sind, so wird festgestellt, daß ein fehlerhafter Anschluß vorgenommen wurde, der die Reihenfolge der Phasen V, W und U oder W, U und V hervorrief.
In einem Fall, in welchem ein Befehl zur Beschleunigung einer Anforderung zum Drehen eines Motors in der umgekehrten Richtung ist, wie in 3B gezeigt, und wenn das Muster anzeigt, daß Spitzenwerte der Ströme, die durch die Phase U, W und V fließen, in dieser Reihenfolge gespeichert sind, mit den Spitzenwerten in der Phase U als Bezugswert, sowohl auf der positiven als auch negativen Seite der Strompolarität, so wird festgestellt, daß der Anschluß für die Phasen U, V und W korrekt ist, und wenn im Gegensatz hierzu ein Muster mit den Phasen U, V und W angezeigt wird, so wird festgestellt, daß ein Anschluß vorhanden ist, der die Reihenfolge der Phasen V, W und U oder die Reihenfolge der Phasen W, U und V hervorruft.
In jedem der voranstehenden Fälle wird dann, wenn ein Muster der Erkennungsdaten auf der positiven Seite der Strompolarität nicht mit jenem auf der negativen Seite übereinstimmt, wird festgestellt, daß eine andere Art eines fehlerhaften Anschlusses vorhanden ist. Mit der voranstehend geschilderten Ermittlung ist die Anschlußdiagnoseroutine beendet.
Durch diese Anschlußdiagnoseroutine wird ein falscher Anschluß für den Motorausgangsanschluß automatisch festgestellt, was es ermöglicht, einen Betrieb des Servosteuersystems in einem Zustand zu verhindern, in welchem ein fehlerhafter Anschluß der Motorausgangsklemme nicht korrigiert wurde.
Weiterhin ist es, wie voranstehend geschildert, mit dieser Anschlußdiagnoseroutine möglich, dadurch den Betrieb fortzusetzen, daß automatisch eine Spannungsbefehlsausgangsphase durch Software umgeschaltet wird, nachdem ein falscher Anschluß für jede Phase U, V und W festgestellt wurde.
In diesem Fall wird jede Spannungsbefehlsausgangsphase durch eine andere mit Hilfe einer Softwarebearbeitung ersetzt, entsprechend einem Ergebnis der Ermittlung des fehlerhaften Anschlusses gemäß 3A und 3B, so daß der Anschluß virtuell korrekt ist. Dies ist eine der Ausführungsformen zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Routine zur Erfassung einer Phasenspannung, die zur Diagnose des Anschlusses einer Motorausgangsklemme sowie einer Sammelschiene für einen Wandler bei dem Verfahren zur Erfassung und zur Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Im Schritt S201 werden jeweilige Daten für eine Spannung Vuv zwischen der Phase U und der Phase V, eine Spannung Vvw zwischen der Phase V und der Phase W, und eine Spannung Vwu zwischen der Phase W und der Phase U, die jeweils durch die Spannungserfassungsabschnitte 9a bis 9c erfaßt werden, in ein Digitalsignal durch den A/D-Wandler 6 umgewandelt und der CPU 7 zugeführt, und einmal jeweils für jeden festgelegten Zeitraum abgetastet.
In dem nächsten Schritt S202 werden Umschaltspannungen Vua, Vva, und Vwa in Abhängigkeit von den Daten berechnet. Vua = (Vuv – Vwu)/3 Vva = (Vvw – Vuv)/3 Vwa = (Vwu – Vvw)/3
Die Spannungen Vua, Vva und Vwa, die im Schritt S202 berechnet werden, sind Umschaltspannungen in dem Inverterabschnitt und diskrete Daten, und um es einfacher zu machen, den Pegel jeder Phasenspannung zu bewerten, werden in dem nächsten Schritt S203 die Phasenströme durch ein Filter hindurchgeleitet, welches Nominalwerte für eine Induktivität L eines elektromechanischen Elements und einen Widerstandswert R für eine elektromechanisches Element aufweist, um kontinuierlich glatte Phasenspannungen Vu, VV und Vw zu erzielen. Vu = R·Vua/(Ls + R) Vv = R·Vva/(Ls + R) Vw = R·Vwa/(Ls + R)
Hierbei bezeichnet s den Laplace-Operator.
5 zeigt eine Anschlußdiagnoseroutine für eine Motorausgangsklemme bei dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Motorausgangsklemmenanschlußdiagnoseroutine wird zuerst im Schritt S300 ”i” auf 1 eingestellt, und im Schritt S301 erfolgt eine Ermittlung, ob eine Phasenspannung Vi (Vu, Vv oder Vw) größer als ein vorher festgelegter Wert V_R ist oder nicht. Ist Vi größer oder gleich V_R, so geht der Systemzustand zum nächsten Schritt S302 über.
Im Schritt S302 wird ein Phasenstrom Ii vor und nach der Abtastung (Iu, Iv oder Iw) erfaßt, und im nächsten Schritt S303 erfolgt eine Ermittlung, ob der Phasenstrom Ii annähernd gleich Null ist oder nicht. Ist die Phase Ii annähernd gleich Null, dann geht der Systemablauf zum Schritt S304 über, und es wird festgestellt, daß ein Anschluß für die Phase i nicht eingerichtet wurde.
Da vorher festgelegt wird, daß i gleich 1 ist (i = 1) in der Phase U, gleich 2 (i = 2) in der Phase V, und gleich 3 (i = 3) in der Phase W, in den Schritten S301 bis S303, wird die Verbindungsanschlußroutine für die Phase U, V und W in dieser Reihenfolge dadurch durchgeführt, daß festgestellt wird, ob i größer oder gleich 3 ist oder nicht, im Schritt S303, wobei eine zu erfassende Phase i dadurch aktualisiert wird, daß i auf i + 1 im Schritt S306 geändert wird.
Mit dieser Anordnung wird automatisch und exakt festgestellt, ob der Anschluß der Motorausgangsklemme für jede der Phasen U, V und W erfolgt ist oder nicht.
6 zeigt eine Anschlußdiagnoseroutine für eine Sammelschiene für einen Wandler bei dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Wandlersammelschienenanschlußdiagnoseroutine wird zuerst im Schritt S401 festgestellt, ob ein Absolutwert des q-Achsenstrombefehls Iqa größer als ein festgelegter Wert I_R ist oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der Absolutwert des q-Achsenstrombefehls Iqa größer als der festgelegte Wert I_R ist, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S402 über.
Im Schritt S402 erfolgt eine Ermittlung, ob sämtliche Phasenspannungen Vu, Vv und Vw, die in einem Fall berechnet werden, in welchem im Schritt S401 festgestellt wurde, daß ein Verstärker eine Beschleunigung anfordert, annähernd gleich Null sind oder nicht. Falls festgestellt wird, daß sämtliche Phasenspannungen Vu, Vv und Vw annähernd gleich Null sind, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S403 über, und es wird festgestellt, daß der Anschluß einer Sammelschiene für einen Wandler nicht eingerichtet wurde.
Mit dieser Anordnung kann die Tatsache automatisch und exakt festgestellt werden, daß ein Anschluß einer Sammelschiene für einen Wandler nicht vorgenommen wurde.
7 zeigt eine Gatesteuerschaltung des Transistors in der Halbleiterschalter-Schaltung 4 einem Stromsteuerabschnitt (Inverterabschnitt), der zur Umsetzung des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Dieser Gatesteuerabschnitt weist einen Überstromdetektor 29 auf um festzustellen, daß ein zu hoher Strom in der Halbleiterschalter-Schaltung 4 geflossen ist.
Die CPU 7 nimmt ein Signal an, welches anzeigt, daß ein Überstrom von dem Überstromdetektor 29 festgestellt wurde, von einer Zwischenspeicherschaltung 30, sowie ein Gateausschaltsignal, welches anzeigt, daß eine Gateabschaltanforderung von einem Verstärker oder einem Wandler für die andere Achse von einer Zwischenspeicherschaltung 31 ausgegeben wurde, sowie ein Gateausschaltsignal von einer NC-Einheit von einer Zwischenspeicherschaltugn 32, und von einem UND-Gate 33 wird ein Logikproduktsignal für diese drei Signale erhalten.
Ein UND-Gate 34 ist an ein Gate eines Transistors Tr in der Halbleiterschalter-Schaltung 4 angeschlossen, und das UND-Gate 34 empfängt ein Ausgangssignal von dem UND-Gate 33 sowie ein Gateeinschalt/Ausschaltsignal, welches von der CPU 7 ausgegeben wird.
In dieser Gatesteuerschaltung überprüft die CPU 7 ein Ausgangssignal von jeder der Zwischenspeicherschaltungen 31, 32 in einem Fall, in welchem ein zu hoher Strom in dem Inverterabschnitt fließt, oder eine Gateabschaltanforderung von einem Verstärker für eine andere Achse oder einem Wandler ausgegeben wurde, oder in einem Fall, in welchem zwar ein Gateabschaltsignal von einer NC-Einheit erzeugt wurde, jedoch kein Alarm festgestellt wird, und ein Gateabschaltsignal nicht an das UND-Gate 34 ausgegeben wird, auf der Grundlage der Erkenntnis, daß das System normal arbeitet; weiterhin stellt die CPU eine entsprechende Marke in einem Abschnitt ein, in welchem das Gateabschaltanforderungssignal erzeugt wurde, entsprechend einem Ergebnis der voranstehend geschilderten Überprüfung, speichert die Anzahl der Erzeugungen des Signals für einen bestimmten Zeitraum in der Vergangenheit in einem Speicher, und stellt fest, wenn die Anzahl einen bestimmten Wert überschreitet, daß eine gewisse Anormalität in dem Abschnitt vorhanden ist, in welchem das Signal erzeugt wurde. Mit dieser Anordnung kann automatisch die Ursache für eine Anomalität (ein Abschnitt, in welchem die Anomalität vorhanden ist), beispielsweise ein zu großer Fehler, oder ein Rückkopplungsfehler in einem Steuersystem, erfaßt und bestimmt werden.
8 zeigt eine Routine für die Diagnose eines Grundes zur Erzeugung einer Gateabschaltanforderung bei dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Diagnoseroutine wird im Schritt 451 ein Gateabschaltanforderungsausgangszustand in Bezug auf das UND-Gate 34 mit einem vorher festgelegten Zyklus überwacht, und im Schritt S452 erfolgt eine Ermittlung, ob eine Gateabschaltanforderung, nämlich ein Gateausschaltsignal, an das UND-Gate 34 ausgegeben wird oder nicht.
Falls festgestellt wird, daß eine Gateabschaltanforderung nicht ausgegeben wird, geht der Betriebszustand des Systems zum Schreitt S453 über, und im Schritt S453 wird ein Ausgangszustand jedes Ursachensignals von den Zwischenspeicherschaltungen 31, 32 überprüft.
Dann wirkt sich im Schritt S454 ein Ergebnis der Überprüfung eines Ausgangszustands der Zwischenspeicherschaltungen 31, 32 auf eine Gateabschaltsignalausgangsmarke in der CPU 7 aus, und wenn die Gateabschaltsignalausgangsmarke eingeschaltet (ON) ist, geht der Betriebszustand des Systems zum Schritt S445 über, und es wird die Anzahl der Gateabschaltausgangsanforderungen gezählt, die für jede Ursache einer Anomalität erzeugt werden (also die Anzahl, wenn die Gateabschaltsignalausgangsmarke für jede Zwischenspeicherschaltung eingeschaltet wird).
Im nächsten Schritt S456 wird die Gateabschaltsignalausgangsmarke gelöscht, und im nächsten Schritt S457 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Zählwert für die Ausgabe der Gateabschaltanforderung einen vorher festgelegten Wert überschritten hat oder nicht.
Wenn der Zählwert des Gateabschaltanforderungsausgangssignals einen vorher festgelegten Wert überschritten hat, geht der Systemablauf zum Schritt S458 über, und es wird ein Abschnitt ermittelt, in welchem eine anormale Bedingungen hervorrufende Erzeugung von Gateabschaltanforderungen über einen vorher festgelegten Wert hinaus vorhanden ist (beispielsweise ein Wandler oder eine NC-Einheit für eine andere Achse).
Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn im Schritt S452 festgestellt wird, daß eine Gateabschaltanforderung ausgegeben wird, der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S459 übergeht, in welchem eine Ermittlung erfolgt, ob ein festgelegter Zeitraum abgelaufen ist oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß ein festgelegter Zeitraum abgelaufen ist, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S460 über, und ein Zählwert für die Anzahl der ausgegebenen Gateabschaltanforderungen wird auf Null zurückgesetzt. Mit dieser Anordnung kann schnell ein Abschnitt herausgefunden werden, in welchem eine Anormalität wie etwa ein zu großer Fehler oder ein Rückkopplungsfehler in dem Servosteuersystem aufgetreten ist.
9 zeigt eine Verdrahtungsdiagnoseroutine für ein Rückkopplungskabel bei dem Verfahren zur Erfassung und zur Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Rückkopplungskabelverdrahtungsdiagnose stellt eine Anwendung bei einem Servosteuersystem dar, welches auf der vollständig geschlossenen Schleife gemäß 43 beruht, und zuerst werden im Schritt S501 ein Positionsbefehlswert, der von einer NC-Einheit 10 ausgegeben wird, ein Positionsrückkopplungswert, der von einem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 ausgegeben wird, ein Geschwindigkeitsrückkopplungswert, der von einem Motorkantenpositionsdetektor 18 ausgegeben wird, ein Strombefehlswert, der von einem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 12 ausgegeben wird, ein Stromrückkopplungswert, und die Polarität ständig erfaßt und überwacht, und zwar seit der Einschaltung der Stromversorgung.
Dann erfolgt im Schritt S502 eine Ermittlung, ob diese sämtlichen Signalwerte jeweils größer als ein vorbestimmter Wert sind, und wenn festgestellt wird, daß alle diese Signalwerte jeweils größer als ein vorbestimmter Wert sind, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S503 über.
Im Schritt S503 erfolgt eine Ermittlung, ob nur der Positionsrückkopplungswert eine entgegengesetzte Polarität aufweist oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß nur das Positionsrückkopplungssignal eine entgegengesetzte Polarität aufweist, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S504 über, und es wird festgestellt, daß die Verdrahtung für das Rückkopplungskabel nicht korrekt ist.
Mit dieser Anordnung wird eine fehlerhafte Verdrahtung für das Rückkopplungskabel automatisch und exakt festgestellt.
10 zeigt einen Parametereinstelldiagnoseroutine bei dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Parametereinstelldiagnoseroutine erfolgt zuerst im Schritt S701 eine Ermittlung, ob die Polarität eines Positionsrückkopplungssignals dieselbe wie jene eines Positionsbefehls ist oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß die beiden Signale dieselbe Polarität aufweisen, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S702 über, wogegen dann, wenn festgestellt wird, daß die beiden Signale nicht dieselbe Polarität aufweisen, der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S706 übergeht.
Im Schritt S702 wird eine Anzahl an Impulsen von der Z-Phase zur Z-Phase des Motorkantenpositionsdetektors 18 gezählt, und überprüft, ob die Anzahl an Impulsen mit einer voreingestellten Auflösung des Motorkantenpositionsdetektor übereinstimmt oder nicht. Wird ermittelt, daß die Einstellung korrekt ist, so geht der Betriebsablauf des Systems zum nächsten Schritt S703 über, und anderenfalls zum Schritt S705.
Im Schritt S703 wird, wenn eine Positionierung für eine bestimmte Vorschubrate durchgeführt wird, die Anzahl der Umdrehungen des Servomotors 8 aus einer Auflösung des Maschinenkantenpositionsdetektors 19 und einer Anzahl an Impulsen berechnet, und dann wird die Anzahl an Impulse für eine Umdrehung des Motorkantendetektors 18 berechnet.
Wenn dann im Schritt S704 das Ergebnis der voranstehend geschilderten Überprüfung angibt, daß die festgestellte Auflösung X-mal höher ist als die tatsächliche Auflösung des Motorkantendetektors, so wird festgestellt, daß die momentane Einstellung um das X-fache fehlerhaft ist, im Vergleich zur nominellen Einstellung (X = Untersetzungsverhältnis/Auflösung des Maschinenkantenpositionsdetektors bzw. der Unterteilung).
Im Schritt S705 wird festgestellt, daß die Einstellung der Auflösung des Motorkantenpositionsdetektors nicht normal ist.
Im Schritt S706 wird festgestellt, daß die Verdrahtung für das Rückkopplungskabel nicht ordnungsgemäß ist.
Bei dieser Anordnung erfolgt, wenn ein Rückkopplungsfehler bei der Initialisierung einer Maschine erfolgt, eine Bestimmung, ob der Fehler infolge anomaler Zustände in der Maschine (Skalen-Anomalitäten) auftrat, oder infolge eines Fehlers bei der Parametereinstellung eines Untersetzungsverhältnisses, oder eines Fehlers der Auflösung eines Maschinenkantenpositionsdetektors, oder einer Unterteilung.
11 zeigt den internen Aufbau eines Stromsteuerabschnitts, der bei dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Dieser Stromsteuerabschnitt entspricht einem Stromsteuerabschnitt 13 in einem üblichen Servosteuersystem wie etwa gemäß 43, und weist zusätzlich zu dem Aufbau des in 44 gezeigten, konventionellen Stromsteuerabschnitts einen Dreiphasen-Wandlerabschnitt 26 auf, einen Drehmomentberechnungsabschnitt 27, und einen Motorpositionsberechnungsabschnitt 28.
Der Dreiphasen-Wandlerabschnitt 26 führt mit den d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehlswerten eine Dreiphasenwandlung unter Verwendung einer Magnetpolposition durch, die tatsächlich gegenüber einer Motorkante erfaßt wird, als Anfangswert in der Anfangsstufe der Beschleunigung oder Verzögerung, und erhält dreiphasige Ströme Ium, Ivm und Iwm für ein Motormodell. Der Drehmomentberechnungsabschnitt 27 berechnet ein Modellausgangsdrehmoment Tem aus den Stromwerten der drei Phasen Ium, Ivm und Iwm des Modells, die von dem Dreiphasenwandler 26 ausgegeben werden, sowie aus einer Drehmomentkonstanten KT.
Der Motorpositionsberechnungsabschnitt 28 berechnet eine Magnetpolposition θrm des Motormodells unter Verwendung des Modellausgangsdrehmoments Tem, welches von dem Drehmomentberechnungsabschnitt 27 ausgegeben wird, und eines Nominalwertes für die Trägheit und eine Anzahl an Magnetpolen, und berechnet dann ein Motormodellausgangsdrehmoment Tem mit Hilfe des folgenden Ausdrucks, unter Verwendung der Stromwerte Ium, Ivm und Iwm für die drei Phasen, welche eine dreiphasige Umwandlung in dem Motormodell erfahren haben, und unter Verwendung der Magnetpolposition θrm:
Aus dem wie voranstehend geschildert berechneten Motormodellausgangsdrehmoment Tem wird ein Positionsrückkopplungswert θm für das Motormodell erhalten. Weiterhin wird eine Differenz zwischen einem Positionsrückkopplungswert θm für das Motormodell, der wie voranstehend geschildert erhalten wurde, und einen Positionsrückkopplungswert θ für eine tatsächliche Motorkante überprüft, und wenn dieser Wert innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, nachdem ein Stromwert begrenzt wurde, so wird bis unmittelbar vor der Erzeugung eines Alarms, der einen zu großen Fehler oder eine Überlastung anzeigt, festgestellt, daß eine Konstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist. Mit der vorliegenden Anordnung wird eine zu kleine Konstante für die Beschleunigung oder Verzögerung festgestellt.
Wenn die Differenz zwischen dem Positionsrückkopplungswert θm für das Motormodell und dem Positionsrückkopplungswert θ für die momentante Motorkante einen vorher festgelegten Wert überschreitet, und ein Fehler zwischen einem Momentanwert für eine Rotorträgheit oder eine Lastträgheit und einem eingestellten Wert innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und ein derartiges Ereignis wie eine nicht korrekte Gateabschaltung nicht aufgetreten ist, so wird festgestellt, daß eine Überlastung vorhanden ist. Mit der vorliegenden Anordnung wird festgestellt, daß eine Überlastung vorhanden ist, nämlich eine anomale Last.
12 zeigt eine Diagnoseroutine zum Suchen nach einem Grund, wenn ein Strom begrenzt ist, in dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dieser Routine wird zuerst im Schritt S801 ein Positionsrückkopplungswert θm für ein Motormodell berechnet.
Dann erfolgt im Schritt S802 eine Ermittlung, ob ein Alarm, welcher einen zu großen Fehler oder eine Überlastung anzeigt, erzeugt wurde oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß ein einen zu großen Fehler oder eine Überlastung anzeigender Alarm erzeugt wurde, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S803 über, und es erfolgt eine Ermittlung, ob bis unmittelbar vor Erzeugung des Alarms ein Strom begrenzt war oder nicht.
Wenn festgestellt wird, daß der Strom begrenzt war, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S804 über, und erfolgt eine Ermittlung, ob ein Positionsrückkopplungswert θm für das Motormodell und eine Positionsrückkopplung für die tatsächliche Motorkante innerhalb eines zulässigen Bereiches liegen oder nicht.
Wenn festgestellt wird, daß die Differenz zwischen der Positionsrückkopplung θm für das Motormodell und der Positionsrückkopplung θ für die tatsächliche Motorkante innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S805 über, und wird festgestellt, daß eine Konstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist.
Wenn im Gegensatz hierzu festgestellt wird, daß die Differenz zwischen dem Positionsrückkopplungswert θm für das Motormodell und der Positionsrückkopplung θ für die aktuelle Motorkante nicht innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S806 über, und erfolgt eine Ermittlung, ob eine falsche Anforderung nach einer Gateabschaltung oder dergleichen erzeugt wurde oder nicht. Falls festgestellt wird, daß eine falsche Anforderung einer Gateabschaltung oder dergleichen nicht erzeugt wurde, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S807 über, und es wird ermittelt, daß eine Überlastung vorhanden ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß in einem Fall, in welchem im Scritt S803 festgestellt wird, daß der Strom nicht begrenzt war, der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S809 übergeht, und ein Einstellwert für die Lastträgheit für ein Motormodell überprüft wird. Durch diese Diagnoseroutine wird eine Diagnose bezüglich der Anpaßbarkeit einer Konstanten für die Beschleunigung oder Verzögerung und bezüglich der Ermittlung einer Überlastung durchgeführt.
Das Verfahren zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem allgemeinen Servosteuersystem wie in 43 gezeigt ausgeführt, und wenn die Stromversorgung für einen Verstärker eingeschaltet (ON) wird, wird bei einem System mit einer halbgeschlossenen Schleife und einem System mit einer vollständig geschlossenen Schleife immer ein halbgeschlossenes System für die Positionssteuerung mit einem Rückkopplungssignal von dem Motorkantenpositionsdetektor 18 ausgewählt. Dann wird gleichzeitig ein Rückkopplungssignal von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 bearbeitet, und erfolgt eine Überprüfung, ob ein akkumulierter Bewegungsbereich, der von dem Motorkantendetektor 18 erfaßt wird, mit der Polarität übereinstimmt oder nicht. Wenn die beiden Parameter übereinstimmen, geht die Systemsteuerung zur Positionssteuerung auf der Grundlage eines Systems mit vollständig geschlossener Schleife über, wogegen bei entgegengesetzter Polarität die Systemsteuerung automatisch auf Positionssteuerung auf der Grundlage eines Systems mit vollständig geschlossener Schleife umschaltet, ohne den Betrieb des Systems anzuhalten, durch Umkehrung von Positionsdaten, die von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 akkumuliert wurden.
13 zeigt eine Routine zur automatischen Umschaltung eines Positionssteuersystems bei dem Verfahren zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Schritt S1001 wird eine Positionssteuerung auf der Grundlage eines Systems mit halbgeschlossener Schleife durchgeführt, da die Stromversorgung soeben erst eingeschaltet (ON) wurde.
Dann erfolgt im Schritt S1002 eine Ermittlung, ob ein akkumulierter (aufsummierter) Bewegungsbereich entsprechend einem Positionsbefehl von der NC-Einheit 10 einen vorher festgelegten Wert (beispielsweise 1 mm) erreicht hat oder nicht, nämlich ob ein vorher festgelegter Bewegungsbereich einen Bereich für die Polaritätsermittlung durch den Maschinenkantenpositionsdetektor 19 erreicht hat oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der akkumulierte Bewegungsbereich entsprechend einem Positionsbefehl von der NC-Einheit 10 einen vorher festgelegten Wert erreicht hat, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S1002 über.
Im Schritt S1003 wird eine akkumulierte Rückkopplungsposition an der Seite der vollständig geschlossenen Schleife mit dem Kode einer befohlenen akkumulierten Position verglichen, da nämlich eine Überprüfung vorgenommen wird, ob die Polarität einer Positionsrückkopplungsrate des Maschinenkantenpositionsdetektors 19 mit jener eines Positionsbefehls übereinstimmt oder nicht. Falls festgestellt wird, daß die Polarität einer Positionsrückkopplungsrate des Maschinenkantenpositionsdetektors 19 mit der Polarität eines Positionsbefehls übereinstimmt, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S1005 über, anderenfalls zum Schritt S1004.
Im Schritt S1004 wird die von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 erzeugte akkumulierte Rückkopplungsrate umgedreht.
Im Schritt S1005 wird ein Rückkopplungssignal für den akkumulierten Bewegungsbereich bis zu diesem Zeitpunkt auf die Seite der vollständig geschlossenen Schleife umgeschaltet, und die Positionssteuerung auf der Grundlage eines Systems mit halbgeschlossener Schleife wird auf jene auf der Grundlage eines Systems mit vollständig geschlossener Schleife umgeschaltet.
Selbst wenn die Polarität einer Positionsrückkopplungsrate von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 nicht mit der Polarität eines Positionsbefehls übereinstimmt, wenn das System initialisiert wird, wird bei dieser Anordnung der Systemzustand für die Polarität automatisch korrigiert, und kann der Betriebsablauf des Systems fortgesetzt werden, ohne daß angehalten werden muß.
Wie voranstehend geschildert kann die Positionssteuerung dadurch ausgeführt werden, daß die entgegengesetzte Polarität eine Rückkopplung von dem Maschinenkantenpositionsdetektor, die automatisch erfaßt wird, in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert wird, und die korrekte Rückkopplungspolarität vom ersten Mal an verwendet wird, wenn die Stromversorgung erneut eingeschaltet wird.
Da jedoch die Möglichkeit besteht, daß ein gewisser Fehler in Bezug auf einige mechanische Bauteile, beispielsweise Spiel oder Totgang, in dem System mit halbgeschlossener Schleife vorhanden sein kann, ist es wünschenswert, ein Filter für die Umschaltung vorzusehen, beispielsweise für eine primäre Verzögerung.
Bei dem Verfahren zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Positionssteuerung auf der Grundlage eines Systems mit vollständig geschlossener Schleife unter Verwendung eines Maschinenkantenpositionsdetektors 19 durchgeführt, da unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung und dann, wennder Fehler mit einer Rückkopplungsrate von dem Motorkantenpositionsdetektor 18 größer als ein festgelegter Wert wird, der Zustand des Systems automatisch dadurch korrigiert werden kann, daß eine Rückkopplungsrate durch den Maschinenkantenpositionsdetektor 19 bis zu diesem Zeitpunkt umgekehrt wird.
14 zeigt eine Routine zum automatischen Umkehren der Polarität bei dem Verfahren zur automatischen korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Schritt S1101 wird, unmittelbar nach Einschalten der Stromversorgung, die Positionssteuerbetriebsart auf der Grundlage eines Systems mit geschlossener Schleife eingerichtet, wie beim üblichen Betrieb. In dem nächsten Schritt S1102 erfolgt eine Überprüfung, ob eine Differenz zwischen einer Rückkopplungsposition PMA auf der Seite der vollständig geschlossenen Schleife und einer Rückkopplungsposition PMO auf der Seite der halbgeschlossenen Schleife einen voreingestellten Bezugswert CER erreicht hat, ob eine entgegengesetzte Polarität der Rückkopplung auf der Grundlage eines Systems mit vollständig geschlossener Schleife erreicht hat oder nicht, und auch in der Hinsicht, ob die Vorzeichen der beiden Arten der voranstehend geschilderten Positionsrückkopplung einander entgegengesetzt sind oder nicht. Falls festgestellt wird, daß die Differenz den Bezugswert CER für die Festlegung erreicht hat, und daß auch die Vorzeichen voneinander verschieden sind, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S1103 über.
Im Schritt S1103 wird eine akkumulierte Rückkopplungsposition an der Seite der vollständig geschlossenen Schleife umgekehrt, und daraufhin wird ein Bewegungsbereich bei der Verarbeitung so angesehen, als wiese er entgegengesetzte Polarität auf.
Mit diesem Aufbau wird auch im vorliegenden Fall selbst dann, wenn die Polarität einer Positionsrückkopplungsrate von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 umgekehrt wird, wenn das System initialisiert wird, der Systemzustand in Bezug auf die Polarität automatisch korrigiert, und kann der Betriebsablauf des Systems ohne Unterbrechung fortgesetzt werden.
Auch im vorliegenden Fall kann durch Speichern der automatisch erfaßten entgegengesetzten Polarität der Rückkopplung von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 in einem nicht flüchtigen Speicher eine Positionssteuerung mit einer korrekten Rückkopplungspolarität von der ersten Operation durchgeführt werden, wenn die Stromversorgung das nächste Mal eingeschaltet (ON) wird.
15 zeigt ein Servosteuersystem auf der Grundlage eines Doppelrückkopplungssteuersystems, welches zur Umsetzung des Verfahrens zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Dieses Servosteuersystem weist einen Steuerabschnitt 35 zum Filtern mit einer primären Verzögerung einer Differenz zwischen einer Rückkopplungsposition auf der Grundlage des Motorkantenpositionsdetektors 18 und einer Rückkopplungsposition infolge des Maschinenkantenpositionsdetektors 19 auf, und ein Ausgangswert von dem Steuerabschnitt 35 wird als aktuelle Positionsrückkoppllungsrate verwendet.
Diese Doppelrückkopplungssteuerung basiert statistisch auf einem System mit vollständig geschlossener Schleife, und stellt eine Steuerung zur Verfolgung einer Differenz zwischen der positiven Rückkopplung, die von dem Motorkantenpositionsdetektor 18 zur Verfügung gestellt wird, und jener dar, die von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 zur Verfügung gestellt wird, mit einer bestimmten Zeitkonstante, welche an einer Maschine mit geringer Steifigkeit angelegt wird.
16 zeigt eine Routine zum automatischen Umkehren der Polarität in einem Servosteuersystem auf der Grundlage des Doppelrückkopplungssteuersystems, welches voranstehend beschrieben wurde. Im Schritt S1201 wird unmittelbar nach Einschalten der Stromversorgung die Doppelrückkopplungssteuerung ausgebildet. Dann wird eine Zeitkonstante für ein primäres Verzögerungsfilter auf einen Wert eingestellt, der größer ist als ein üblicher eingestellter Wert.
In dem nächsten Schritt S1202 erfolgt eine Überprüfung, ob eine Differenz zwischen einer Rückkopplungsposition PMA an der Seite der vollständig geschlossenen Schleife und einer Rückkopplungsposition PMO an der Seite einer halb geschlossenen Schleife einen voreingestellten Bezugswert CER erreicht hat, zur Bestimmung einer entgegengesetzten Polarität der Rückkopplung auf der Grundlage eines Systems mit vollständig geschlossener Schleife, und weiterhin erfolgt eine Überprüfung, ob die Vorzeichen der beiden voranstehend genannten Rückkopplungspositionen einander entgegengesetzt sind oder nicht. Falls festgestellt wird, daß die Differenz den Bezugswert CER für die Ermittlung erreicht hat, und daß auch die Vorzeichen einander entgegengesetzt sind, so geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S1203 über.
Im Schritt S1203 wird eine akkumulierte Rückkopplungsposition an der Seite der vollständig geschlossenen Schleife umgekehrt, und später wird ein Bewegungsbereich bearbeitet unter der Annahme einer entgegengesetzten Polarität.
Im Schritt S1204 wird eine Zeitkonstante für das primäre Verzögerungsfilter für die Doppelrückkopplungssteuerung zurückgesetzt auf einen Wert bei der Parametereinstellung, und wird der Betrieb des Systems fortgesetzt.
Bei dieser Anordnung kann selbst dann, wenn die Polarität einer Positionsrückkopplungsrate des Maschinenkantenpositionsdetektors 19 umgekehrt wird, wie im vorliegenden Fall, wenn das System initialisiert wird, der die Polarität betreffende Systemzustand automatisch korrigiert werden, und der Betrieb des Systems ohne Unterbrechung fortgesetzt werden.
Weiterhin kann in diesem Fall durch Speichern der entgegengesetzten Polarität der Rückkopplung von dem Maschinenkantenpositionsdetektor 19 in einem nicht flüchtigen Speicher eine Positionssteuerung mit korrekter Rückkopplungspolarität von der ersten Operation durchgeführt werden, wenn die Stromversorgung erneut eingeschaltet (ON) wird.
17 zeigt eine Ausführungsform eines Servosteuersystems, welches zur Umsetzung des Verfahrens zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Dieses Servosteuersystem umfaßt einen Steuerabschnitt 36 zum Anklemmen eines Maximalwertes eines Strombefehls, der von dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 12 berechnet wird.
18 zeigt eine Routine zur Korrektur einer Zeitkonstanten bei der Beschleunigung oder Verzögerung bei dem Verfahren zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zuerst erfolgt im Schritt S1501 eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub momentan durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß momentan ein schneller Vorschub erfolgt, geht der Betriebsablauf des Systems zum Schritt S1502 über, und wird ein Strombefehlswert In abgetastet. Das Abtasten dieses Strombefehlswertes In wird in einem bestimmten Zyklus (maximal einige mms) während des schnellen Vorschubs durchgeführt.
Als nächstes wird im Schritt S1503 ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes mit einem Maximalwert Ip eines Strombefehls verglichen, der bis zur vorherigen Zeit während des schnellen Vorschubs dieses Mal abgetastet wurde. Wenn |In| größer ist, so geht der Systembetrieb zum Schritt S1504 über, und wird der Maximalwert Ip auf |In| in dem momentanen Zyklus geändert.
Dann erfolgt im Schritt S1505 eine Ermittlung, ob der schnelle Vorschub in einem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Der Begriff ”beim schnellen Vorschub”, wie er hier gebraucht wird, die zur Bewegung bei einer Operation erforderlich ist. Wenn der schnelle Vorschub beendet ist, geht der Systembetrieb zum Schritt S1506 über, und wenn der schnelle Vorschub nicht beendet ist, kehrt der Betrieb des Systems nach Ablauf eines Abtastzyklus zum Schritt S1502 zurück, und dann wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1506 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ip eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs zu dem Maximalstrom Imax, welcher einen Motortreiber, wie beispielsweise ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, über den folgenden Ausdruck berechnet: β = Ip/Imax
Nimmt man an, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, so wird, um das Ausgangsverhältnis bei der Beschleunigung oder Verzögerung im nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis anzunähern, die Zeitkonstante B für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs durch folgenden Ausdruck erhalten. B = A·β/α = A·(Ip/Imax·α)
Hierbei ist A eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante B für die Beschleunigung oder Verzögerung, die als Ergebnis der voranstehend angegebenen Berechnung erhalten wird, wird für A eingesetzt, und die Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Betriebszyklus wird mit dieser Zeitkonstante durchgeführt.
Bei diesem Aufbau kann jedesmal, wenn die Beschleunigung oder Verzögerung durchgeführt wird, die geeignetste Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung in einer Echtzeit-Betriebsart berechnet werden, es kann eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung automatisch korrigiert werden, und es kann eine Beschleunigung oder Verzögerung erhalten werden, ohne die Systemstabilität durch Änderungen einer Last einer Maschine zu beeinträchtigen.
Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn sich eine Last entsprechend einer Bewegungsrichtung ändert, wie im Falle einer nicht ausgewuchteten Welle, es erforderlich ist, eine Zeitkonstante unter Verwendung eines größeren Strombefehlswerts bei jeder Betriebsrichtung festzulegen.
Da sich im allgemeinen eine mechanische Last nicht so stark ändert, kann eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung festgelegt werden in Abhängigkeit von einem Mittelwert von Maximalwerten oder einem Spitzenwert zur Beschleunigung oder Verzögerung in einigen bis zu einigen zehn Operationszyklen. Darüber hinaus arbeitet im allgemeinen, wenn morgens die Stromversorgung eingeschaltet wird, eine Maschine nicht glatt und ist dann die mechanische Last am größten, so daß eine Zeitkonstante in der Anfangsstufe nach Einschalten der Stromversorgung auf einen Wert eingestellt werden kann, der etwa 50% von Imax beträgt, und dann automatisch korrigiert werden kann.
Die 19 und 20 zeigen eine Routine zur Korrektur einer Zeitkonstante, die für einen Fall geeignet ist, wenn sich ein erforderliches Drehmoment in Bezug auf die Bewegungsrichtung ändert, wie im Fall einer Welle mit einer Unwucht.
Zuerst erfolgt im Schritt S1601 eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub momentan durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein schneller Vorschub ausgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1602 über, und wird die Richtung des schnellen Vorschubs überprüft. Wenn der schnelle Vorschub in einer Richtung ”+” durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1603 über. Wenn im Gegensatz hierzu ein schneller Vorschub nicht in der Richtung ”+” durchgeführt wird, so wird der schnelle Vorschub in der Richtung ”–” durchgeführt, so daß der Betrieb des Systems zum Schritt S1611 übergeht. Im Schritt S1603 wird ein Strombefehlswert In abgetastet. Diese Abtastung des Strombefehlswertes In wird einmal in jedem Zyklus durchgeführt (maximal einige Mikrosekunden).
Im nächsten Schritt S1604 wird ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes mit dem Maximalwert Ip+ von Strombefehlen verglichen, die bis zur vorherigen Operation in einem momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs abgetastet wurden, und wenn festgestellt wird, daß |In| größer ist, so geht der Systembetrieb zum Schritt S1605 über, und der Maximalwert Ip+ wird aktualisiert zu |In|, welches in dem momentanen Operationszyklus erhalten wurde.
Dann erfolgt im Schritt S1606 eine Ermittlung, ob der schnelle Vorschub in einem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Der hier definierte Begriff ”in der schnellen Betriebsart” bezeichnet einen Gesamtzeitraum, der zur Bewegung in einem Operationszyklus erforderlich ist. Wenn der schnelle Vorschub beendet ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1607 über, und wenn der schnelle Vorschub nicht beendet ist, geht der Betrieb des Systems zurück zum Schritt S1603 nach einem Stromabtastzyklus, und dann wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1607 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ip+ des Strombefehls in einem momentanen oder Stromzyklus des schnellen Vorschubs zu dem Maximalstrom Imax, welchen ein Motortreiber wie beispielsweise ein Servoverstärker oder dergleichen liefern kann, über den folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ip+)/Imax
Wird angenommen, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, so wird, um ein Ausgangsverhältnis bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis anzunehmen, die Zeitkonstante B+ für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs durch folgenden Ausdruck erhalten: (B+) = (A+)·β/α = (A+)·{(Ip+)/Imax·α})
Hierbei ist A+ eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante B+ für die Beschleunigung oder Verzögerung, die als Ergebnis der voranstehend angegebenen Berechnung erhalten wird, wird für A+ eingesetzt, und die Beschleunigung oder Verzögerung in der Richtung ”+” in dem nächsten Operationszyklus wird mit dieser Zeitkonstante durchgeführt.
Im Schritt S1609 wird ein Strombefehlswert In abgetastet. Weiterhin wird die Abtastung dieses Strombefehlswertes In einmal für jeden Zyklus während des schnellen Vorschubs ausgeführt (maximal einige Mikrosekunden).
In dem nächsten Schritt S1610 wird ein Absolutwert |In| des abtasteten Strombefehlswertes mit dem Maximalwert Ip– von Strombefehlen verglichen, die bis zu der vorherigen Operation in einem Stromzyklus des schnellen Vorschubs abgetastet wurden. Falls ermittelt wird, daß |In| größer ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1611 über, und der Maximalwert Ip– wird aktualisiert zu |In|, der in dem momentanen Operationszyklus erhalten wird.
Dann erfolgt im Schritt S1612 eine Ermittlung, ob der schnelle Vorschub in einem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Die hier definierte ”schnelle Betriebsart” ist ebenfalls wirksam während eines Gesamtzeitraums, der zur Bewegung in einem Operationszyklus erforderlich ist. Wenn der schnelle Vorschub beendet ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1613 über, und wenn der schnelle Vorschub nicht beendet ist, kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S1609 nach einem Stromabtastzyklus zurück, und wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1613 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ip– eines Strombefehls in einen momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs zu dem Maximalstrom Imax, welchen ein Motortreiber wie beispielsweise ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, über den folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ip–)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis die Zeitkonstante B für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs aus folgendem Ausdruck erhalten: (B–) = (A–)·β/α = (A–)·{(Ip–)/Imax·α)
Hierbei ist A– eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante B– für die Beschleunigung oder Verzögerung, die als Ergebnis der voranstehend angegebenen Berechnung erhalten wird, wird für A– eingesetzt, und die Beschleunigung oder Verzögerung in der Richtung ”–” in dem nächsten Operationszyklus wird mit dieser Zeitkonstante durchgeführt.
Mit dieser Anordnung wird jedesmal dann, wenn eine Beschleunigung oder Verzögerung durchgeführt wird, eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung, die am geeignetsten für jede Bewegungsrichtung ist, diskret berechnet, so daß eine Zeitkonstante für die Beschreibung oder Verzögerung in jeder Bewegungsrichtung diskret und automatisch korrigiert werden kann, und ein Betriebsablauf zur Beschleunigung oder Verzögerung realisiert werden kann, ohne daß die Stabilität des Systems durch eine Änderung der mechanischen Belastung beeinflußt wird.
Dies führt dazu, daß zwar eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung festgelegt wurde mit einem Drehmoment, welches dafür erforderlich ist, daß eine nicht ausgewuchtete Welle sich nach oben bewegt bei der konventionellen Technik, jedoch die Zeitkonstante kleiner gewählt werden kann, wenn die eine Unwucht aufweisende Welle sich nach unten bewegt, was es ermöglicht, die zur Bearbeitung erforderliche Zeit zu verringern.
Wenn eine Maschine angetrieben wird, unterscheidet sich ein Ausgangsdrehmoment bei der Beschleunigung von jenem bei der Verzögerung, infolge der Reibungskraft, und ist eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung verschieden von jener für die Verzögerung, so daß eine automatische Korrektur von Zeitkonstanten für die Beschleunigung und Verzögerung diskret für die Beschleunigung und für die Verzögerung bei der Ausführungsform 10 ausgeführt wird.
21 und 22 zeigen eine Routine zur automatischen Korrektur einer Zeitkonstanten für die Beschleunigung oder die Verzögerung, und zwar diskret für die Beschleunigung bzw. die Verzögerung.
Zuerst wird im Schritt S1701 ermittelt, ob momentan ein schneller Vorschub durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß momentan ein schneller Vorschub durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1702 über, und im Schritt S1702 erfolgt eine Ermittlung durch Überprüfung einer Geschwindigkeitsänderung, ob momentan eine Beschleunigung durchgeführt wird oder nicht. Falls ermittelt wird, daß momentan eine Beschleunigung durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1704 über, und anderenfalls zum Schritt S1703.
Im Schritt S1703 erfolgt eine Ermittlung durch Überprüfung der Geschwindigkeitsänderung, ob momentan eine Verzögerung durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß momentan eine Verzögerung durchgeführt wird, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1709 über, und kehrt anderenfalls zum Schritt S1701 zurück.
Im Schritt S1704 wird ein Strombefehlswert In abgetastet. Die Abtastung des Strombefehlswertes In wird einmal für jeden festgelegten Zyklus während des schnellen Vorschubs durchgeführt.
Dann wird im Schritt S1705 ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes mit dem Maximalwert Ipa von Strombefehlen verglichen, die bis zu der vorherigen Operation in einem momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs abgetastet wurden. Falls festgestellt wird, daß |In| größer ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1706 über, und wird der Maximalwert Ipa aktualisiert auf |In|, welcher in dem momentanen Operationszyklus erhalten wird.
Dann wird im Schritt S1707 ermittelt, ob die Beschleunigung für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Wenn die Beschleunigung für den schnellen Vorschub beendet ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt 1708 über, und wenn die Beschleunigung für den schnellen Vorschub nicht beendet ist, kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S1704 nach einem momentanen Abtastzyklus zurück, und wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1708 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ipa eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs zu dem Maximalstrom Imax, welcher einen Motortreiber wie beispielsweise einen Servoverstärker oder dergleichen abgeben kann, über den folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ipa)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis die Zeitkonstante Ba für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs über folgenden Ausdruck erhalten: (Ba) = (Aa)·β/α = (Aa)·{(Ipa)/Imax·α)}
Hierbei ist Aa eine Zeitkonstante für schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis. Die Zeitkonstante Ba für die Beschleunigung, die durch die voranstehend angegebene Berechnung erhalten wird, wird für Aa eingesetzt, und die Beschleunigung für den schnellen Vorschub in dem nächsten Zyklus wird mit dieser Zeitkonstante durchgeführt.
Auch im Schritt S1709 wird der Strombefehlswert In abgetastet. Die Abtastung des Strombefehlswertes In wird einmal für jeden Zyklus während des schnellen Vorschubs durchgeführt.
Dann wird im Schritt S1710 ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes mit einem Maximalwert Ip– eines Strombefehls verglichen, der bis zum vorherigen Zyklus während des momentanen Schnellvorschubzyklus abgetastet wurde. Wenn |In| größer ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1711 über, und der Maximalwert Ipb wird auf |In| aktualisiert, der in dem momentanen Zyklus erhalten wird.
Dann erfolgt im Schritt S1712 eine Ermittlung, ob der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus beendet ist oder nicht. Falls ermittelt wird, daß der schnelle Vorschub beendet wurde, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1713 über, und falls festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub nicht beendet wurde, kehrt der Betrieb des Systems nach dem Abtastzyklus zum Schritt S1709, und es wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1713 wird ein Verhältnis β eines Maximalwerters Ipb eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs zu dem Maximalstrom Imax, welchen ein Motortreiber wie etwa ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, über folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ipb)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis die Zeitkonstante Bb für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs über folgenden Ausdruck erhalten: (Bb) = (Ab)·β/α = (Ab)·{(Ipb)/Imax·α}
Hierbei ist Ab eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante Bd für die Verzögerung, die durch die voranstehend geschilderte Berechnung erhalten wird, wird für Ab eingesetzt, und die Verzögerung für den schnellen Vorschub in dem nächsten Zyklus wird mit dieser Zeitkonstante durchgeführt.
Mit dieser Anordnung kann eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung diskret in einer Echtzeit-Betriebsart berechnet werden, jedesmal dann, wenn eine Beschleunigung oder Verzögerung durchgeführt wird, kann eine Zeitkonstante für die Beschleunigung bzw. eine Zeitkonstante für die Verzögerung automatisch korrigiert werden, und kann ein Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgang realisiert werden, ohne daß die Stabilität des Systems durch eine Änderung der mechanischen Last beeinflußt wird.
Die 23 bis 27 zeigen eine Routine zur Korrektur einer Zeitkonstante, bei welcher eine Zeitkonstante für die Beschleunigung und eine für die Verzögerung automatisch und diskret entsprechend einer Bewegungsrichtung korrigiert werden.
Im Schritt S1801 erfolgt eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub ausgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß momentan kein schneller Vorschub durchgeführt wird, kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S1801 zurück, und falls ermittelt wird, daß ein schneller Vorschub durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zu den Schritten S1802a bis 1802d über.
In den Schritten S1802a bis 1802d wird überprüft, in welcher der nachstehend angegebenen vier Betriebsarten der schnelle Vorschub durchgeführt wird.
Im Schritt S1802a erfolgt nämlich eine Ermittlung, ob eine Beschleunigung in der Richtung ”+” durchgeführt wird oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß die Beschleunigung in der Richtung ”+” durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1803 über.
Im Schritt S1802b erfolgt eine Ermittlung, ob die Beschleunigung in der Richtung ”–” durchgeführt wird oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß die Beschleunigung in der Richtung ”–” durchgeführt wird, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1813 über.
Im Schritt S1802c erfolgt eine Ermittlung, ob die Verzögerung in der Richtung ”+” durchgeführt wird oder nicht, und falls ermittelt wird, daß die Verzögerung in der Richtung ”+” durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1823 über.
Im Schritt S1802d erfolgt eine Ermittlung, ob die Verzögerung in der Richtung ”–” durchgeführt wird oder nicht, und falls festgestellt wird, daß die Verzögerung in der Richtung ”–” durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Scritt S1833 über.
Im Schritt S1803 wird ein Strombefehlswert In einmal in jedem Zyklus während des schnellen Vorschubs abgetastet.
Dann wird im Schritt S1804 ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes verglichen mit einem Maximalwert Ip + a eines Strombefehls, der bis zur vorherigen Operation während des momentanen Zyklus des schnellen Vorschubs abgetastet wurde. Ist |In| größer, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1805 über, und der Maximalwert Ip + a wird aktualisiert auf |In|, der in diesem Zyklus erhalten wird.
Dann wird im Schritt S1806 eine Ermittlung durchgeführt, ob der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus beendet wurde, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1807 über, und wenn festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus nicht beendet wurde, so kehrt der Betrieb des Systems nach dem Abtastzyklus zum Schritt S1803 zurück, und dann wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ip + a eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus zu dem Maximalstrom Imax, welchen ein Motortreiber wie beispielsweise ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, über den folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ip + a)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis die Zeitkonstante B + a für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs aus folgendem Ausdruck erhalten: (B + a) = (Aa)·β/α = (A + a)·{(Ip + a)/Imax·α}
Hierbei ist A + a eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante (B + a) für die Beschleunigung oder Verzögerung, die durch die voranstehend geschilderte Berechnung erhalten wird, wird für (A + a) eingesetzt, und ein Befehl für die Beschleunigung für den schnellen Vorschub in der Richtung ”+” in dem nächsten Zyklus wird mit dieser Zeitkonstante erzeugt.
Im Schritt S1813 wird ein Strombefehlswert In einmal für jeden Zyklus während des schnellen Vorschubs abgetastet.
Dann wird im Schritt S1814 ein Absolutwert des abgetasteten Strombefehlswertes |In| mit einem Maximalwert Ip – a eines Strombefehls verglichen, der bis zu dem vorherigen Zyklus während dem momentanen schnellen Vorschub abgetastet wurde. Falls |In| größer ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1815 über, und wird der Wert Ip – a auf |In| aktualisiert, welcher in dem momentanen Zyklus erhalten wird.
Dann erfolgt im Schritt S1816 eine Ermittlung, ob der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht.
Falls ermittelt wird, daß der schnelle Vorschub beendet wurde, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1817 über, und falls festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub nicht beendet wurde, so kehrt der Betrieb des Systems nach dem Abtastzyklus zum Schritt S1813 zurück, und wird der nächste Strombefehlwert In abgetastet.
Im Schritt S1817 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ip – a eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus zu dem Maximalstrom Imax, welchen ein Motortreiber wie beispielsweise ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, durch den folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ip – a)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs an ein ideales Ausgangsverhältnis die Zeitkonstante B – a für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs aus folgendem Ausdruck erhalten: (B – a) = (A – a)·β/α = (A – a)·{(Ip – a)/Imax·α}
Hierbei ist A – a eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante (B – a) für die Beschleunigung oder Verzögerung, die durch die voranstehend geschilderte Berechnung erhalten wird, wird für (A – a) eingesetzt, und ein Befehl zur Beschleunigung für einen schnellen Vorschub in der Richtung ”–” in dem nächsten Zyklus wird mit dieser Zeitkonstante erzeugt.
Im Schritt S1823 wird ein Strombefehlswert In einmal in jedem Zyklus während des schnellen Vorschubs abgetastet.
Dann wird im Schritt S1824 ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes mit einem Maximalwert Ipa eines Strombefehls verglichen, der bis zu dem vorherigen Zyklus während des momentanen schnellen Vorschubs abgetastet wurde. Falls |In| größer ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1825 über, und wird der Wert Ip – d aktualisiert zu |In|, der in dem momentanen Zyklus erhalten wird.
Dann erfolgt im Schritt S1826 eine Ermittlung, ob der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub beendet wurde, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1827 über, und wenn festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub nicht beendet wurde, so kehrt der Betrieb des Systems nach dem Abtastzyklus zum Schritt S1823 zurück, und wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1827 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ipd eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus zu dem Maximalstrom Imax, den ein Motortreiber wie beispielsweise ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, aus dem folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ip + d)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs die Zeitkonstante B + d für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs aus dem folgenden Ausdruck erhalten: (B + d) = (A + d)·β/α = (A + d)·{(Ip + d)/Imax·α}
Hierbei ist A + d eine Zeitkonstante für schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante (B + d) für die Beschleunigung oder Verzögerung, die durch die voranstehend geschilderte Berechnung erhalten wird, wird für (A + d) eingesetzt, und ein Befehl für die Verzögerung für den schnellen Vorschub in der Richtung ”+” in dem nächsten Zyklus wird mit dieser Zeitkonstanten erzeugt.
Im Schritt S1833 wird ein Strombefehlswert In einmal in jedem Zyklus während des schnellen Vorschubs abgetastet.
Dann wird im Schritt S1834 ein Absolutwert |In| des abgetasteten Strombefehlswertes mit einem Maximalwert Ip – d eines Strombefehls verglichen, der bis zu dem vorherigen Zyklus während des momentanen schnellen Vorschubs abgetastet wurde. Falls |In| größer ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1835 über, und der Wert Ip – d wird aktualisiert zu |In|, der in dem momentanen Zyklus erhalten wird.
Dann wird im Schritt S1836 eine Ermittlung durchgeführt um festzustellen, ob der schnelle Vorschub in dem momentanen Zyklus beendet wurde oder nicht. Falls festgestellt wurde, daß der schnelle Vorschub beendet ist, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1837 über, und wenn festgestellt wird, daß der schnelle Vorschub nicht beendet wurde, kehrt der Betrieb des Systems nach dem Abtastzyklus zum Schritt S1833 zurück, und wird der nächste Strombefehlswert In abgetastet.
Im Schritt S1837 wird ein Verhältnis β eines Maximalwertes Ip – d eines Strombefehls in einem momentanen Zyklus zu dem Maximalstrom Imax, welchen ein Motortreiber wie ein Servoverstärker oder dergleichen ausgeben kann, über den folgenden Ausdruck berechnet: β = (Ip – d)/Imax
Unter der Annahme, daß ein ideales Ausgangsverhältnis gleich α ist, wird zur Annäherung eines Ausgangsverhältnisses bei der Beschleunigung oder Verzögerung in dem nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs die Zeitkonstante B – d für den nächsten Zyklus des schnellen Vorschubs durch folgenden Ausdruck erhalten: (B – d) = (A – d)·β/α = (A – d)·{(Ip – d)/Imax·α}
Hierbei ist A – d eine Zeitkonstante für schnellen Vorschub in einem momentanen Zyklus, α ist ein ideales Ausgangsverhältnis, und β ist ein Verhältnis.
Die Zeitkonstante (B – d) für die Beschleunigung oder Verzögerung, die durch die voranstehend geschilderte Berechnung erhalten wird, wird für (A – d) eingesetzt, und ein Befehl zur Verzögerung für den schnellen Vorschub in der Richtung ”–” in dem nächsten Zyklus wird mit dieser Zeitkonstante erzeugt.
Bei dieser Anordnung kann eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung in jeder Richtung in der Echtzeit-Betriebsart berechnet werden, und kann ein Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgang realisiert werden, ohne daß die Stabilität des Systems von einer Änderung der mechanischen Last einschließlich der Reibung beeinflußt wird.
Selbst wenn eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung korrigiert wird, ist dann, wenn ein Strombefehlswert einen Grenzwert erreicht, ein folgender Fehler einer Position unter der Servosteuerung gegenüber einem Idealwert verzögert, was zu einem Überschwingen der Geschwindigkeit oder zur Erzeugung eines Alarms führen kann, der einen zu hohen Fehler anzeigt, und dies kann wiederum den Betrieb des Systems anhalten.
Als Gegenmaßnahme gegen dieses Phänomen wird ein Wert zur Bestimmung einer übermäßigen Fehlerbreite bei der Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs variabel ausgebildet, um die Erzeugung eines übermäßigen Fehleralarms zu erschweren.
28 zeigt eine Routine zur Änderung eines Bezugswertes zur Bestimmung einer zu großen Fehlerbreite.
Im Schritt S1901 ist ein Wert DOD zur Bestimmung einer übergroßen Fehlerbreite ein Standardwert DB. Es ist nämlich DOB = DB. DB wird überlicherweise auf etwa 50% einer idealen Absinkrate eingestellt, die während des schnellen Vorschubs bei maximaler Geschwindigkeit erzeugt wird (konstanter Zustand).
Im Schritt S1902 erfolgt eine Ermittlung entsprechend einer Änderungsrate eines Positionsbefehlswertes pro Zeiteinheit, die von einer C-Vorrichtung ausgegeben wird, um zu ermitteln, ob eine Beschreibung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß eine Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1903 über, und anderenfalls kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S1901 zurück.
Im Schritt S1903 wird angenommen, daß ein Wert zur Bestimmung einer übermäßigen Fehlerbreite DOD gleich DB ist. ”a” bezeichnet einen Zulässigkeitsfaktor für eine übermäßige Fehlerbreite bei der Beschleunigung oder Verzögerung, und ”a” wird auf einen Wert größer 1 eingestellt (a > 1), und üblicherweise auf einen Wert um 2 herum.
Im Schritt S1904 wird eine ideale Absinkrate (Positionsabweichung) Di in Abhängigkeit von einer Strombefehlseingabe berechnet.
Im Schritt S1905 wird eine aktuelle Absinkrate D an dem momentanen Punkt festgestellt.
Dann wird im Schritt S1906 eine Differenz b zwischen der idealen Absinkrate Di und der aktuellen Absinkrate D berechnet.
Dann erfolgt im Schritt S1907 eine Ermittlung, ob ein Absolutwert des Fehlers b der absoluten Absinkrate größer als DOD ist oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der Absolutwert nicht größer als DOD ist, so kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S1901 in einem bestimmten Zeitraum zurück, und wenn ermittelt wird, daß der Absolutwert größer als DOD ist, so geht der Betrieb des Systems sofort zum Schritt S1908 über.
Im Schritt S1908 wird ein Alarm erzeugt, der einen zu hohen Fehler anzeigt, um einen Notfallhalt des Systembetriebs zu bewirken, und wird auf eine NC-Rücksetzung gewartet.
Im Schritt S1909 erfolgt eine Ermittlung, ob eine Alarmrücksetzanforderung von einer NC-Einheit (tatsächlich von einer Bedienungsperson eingegeben) ausgegeben wurde oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß die Anforderung ausgegeben wurde, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S1910 übver.
Im Schritt S1910 wird der Notfallhalt aufgehoben, und der Betrieb des Systems kehrt zum Schritt S1901 zurück.
Mit dieser Anordnung wird es möglich, ein Servosteuersystem zur Verfügung zu stellen, bei welchem ein Alarm, der eine zu hohe Geschwindigkeit anzeigt, kaum erzeugt wird, und welches eine hohe Verläßlichkeit aufweist.
In einem Fall, in welchem, obwohl eine Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung korrigiert wurde, ein folgender Fehler einer Position bei der Servosteuerung gegenüber einem Idealwert verzögert ist, da ein Strombefehl einen Grenzwert erreicht hat, und ein Überschwingen bei der Geschwindigkeit oder ein Alarm in Bezug auf einen zu hohen Fehler erzeugt wird, infolge der Verzögerung, und der Betrieb des Systems angehalten wird, erreicht ein Ausgangsstrom (ein Ausgangsdrehmoment) unvermeidlich einen Maximalwert, der zu einem Überschwingen bei der Geschwindigkeit führt.
Wenn ein Servomotor sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die etwa 1,2 mal höher ist als die nominelle maximale Umdrehungsgeschwindigkeit (Umdrehungen pro Minute) des Servomotors, wird ein Alarm bezüglich einer zu hohen Geschwindigkeit erzeugt, um das System zu schützen, so daß dann, wenn eine Belastung einer Maschine unerwartet ansteigt, oder sich ändert, und das System in die voranstehend geschilderte Betriebsart gelangt, ein Alarm erzeugt wird.
Um mit dem voranstehend geschilderten Fall fertig zu werden, wird ein Wert zur Bestimmung einer zu hohen Geschwindigkeit VOS nur bei der Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs geändert, so daß dieser Alarm nicht erzeugt wird.
29 zeigt eine Routine zur Änderung des Wertes zur Bestimmung eines Alarms für eine zu hohe Geschwindigkeit.
Im Schritt S2001 wird eine Umdrehungsgeschwindigkeit VOS eines Motors, die als Bezugswert zur Bestimmung eines Alarms in Bezug auf eine zu hohe Geschwindigkeit verwendet wird, als ein Bezugswert VB angesehen. Im allgemeinen sollte VB vorzugsweise auf etwa das 1,2-fache der maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors eingestellt werden.
Dann erfolgt im Schritt S2002 eine Ermittlung entsprechend einer Änderungsrate eines Positionsbefehls pro Zeiteinheit, die von einer NC-Einheit ausgegeben wird, in der Hinsicht, ob eine Beschleunigung oder Verzögerung während eines schnellen Vorschubs durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs durchgeführt wird, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2003 über, und anderenfalls zum Schritt S2004.
Im Schritt S2003 ist eine Umdrehungsgeschwindigkeit VOS eines Motors, die als Bezugswert zur Bestimmung eines Alarms für eine zu hohe Geschwindigkeit verwendet wird, gleich groß VB mal a. a ist ein Zulässigkeitsfaktor für zu hohe Geschwindigkeit bei der Beschleunigung oder Verzögerung, und a wird auf einen Wert größer als 1 eingestellt, im allgemeinen auf einen Wert um 1,2 herum.
Dann wird im Schritt S2004 eine aktuelle Umdrehungsgeschwindigkeit V eines Motors gemessen.
Dann erfolgt im Schritt S2005 eine Ermittlung, ob die aktuelle Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors (Umdrehungen pro Minute) V größer ist als der Wert VOS für die Festlegung eines Alarms bei zu hoher Geschwindigkeit oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die aktuelle Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors nicht größer als der Wert VOS ist, so kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S2001 in einem bestimmten Zeitraum zurück, und anderenfalls sofort zum Schritt S2006.
Im Schritt S2006 wird ein Alarm bezüglich einer zu hohen Geschwindigkeit erzeugt, um einen Notfallhalt durchzuführen, und wird auf ein NC-Rücksetzen gewartet.
Im Schritt S2007 erfolgt eine Ermittlung, ob eine Alarmrücksetzanfrage von einer NC-Einheit ausgegeben wurde (tatsächlich von einer Bedienungsperson eingegeben wurde), und wenn festgestellt wird, daß eine Alarmrücksetzanforderung ausgegeben wurde, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2008 über.
Im Schritt S2008 wird der Notfallhalt aufgehoben, und der Betrieb des Systems kehrt zum Schritt S2001 zurück.
Bei dieser Anordnung ist es möglich, ein Servosteuersystem zur Verfügung zu stellen, bei welchem ein Alarm für eine zu hohe Geschwindigkeit kaum erzeugt wird, und welches eine hohe Verläßlichkeit aufweist.
30 zeigt eine Ausführungsform eines Servosteuersystems zur Umsetzung des Verfahrens zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Servosteuersystem umfaßt einen Steuerabschnitt 37 zum Anklemmen eines Maximalwertes eines Geschwindigkeitsbefehls, der von dem Positionssteuerabschnitt 11 berechnet wird.
Selbst wenn bei einem derartigen Aufbau ein Strom einen Grenzwert erreicht, kann eine Überschwingrate dadurch unterdrückt werden, daß ein Geschwindigkeitsbefehl bei einem festgelegten V_MAX festgeklemmt wird (einem Wert, der etwa 1,2 mal so hoch ist wie die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors).
Bei dieser Ausführungsform wird eine Überschwingrate dadurch unterdrückt, daß ein Geschwindigkeitsbefehl nur bei der Beschleunigung oder Verzögerung während eines schnellen Vorschubs festgeklemmt wird, so daß eine Bearbeitung wie beispielsweise ein Hochgeschwindigkeits-Schneidvorgang nicht beeinträchtigt wird, und die Befolgung eines Befehls mit hoher Beschleunigung nicht beeinträchtigt wird.
31 zeigt eine Geschwindigkeitsbefehlsklemmroutine bei dieser Ausführungsform.
Zuerst wird im Schritt S2201 das Anklemmen eines Geschwindigkeitsbefehls gelöscht.
Dann erfolgt im Schritt S2202 eine Ermittlung entsprechend einer Änderungsrate eines Positionsbefehls pro Zeiteinheit, die von einer NC-Einheit ausgegeben wird, ob eine Beschleunigung oder Verzögerung während eines schnellen Vorschubs durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß eine Beschleunigung oder Verzögerung durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2203 über, und anderenfalls kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S2201 zurück. Im Schritt S2203 wird, da eine Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs durchgeführt wird, ein maximaler Klemmwert für einen Geschwindigkeitsbefehl auf V_MAX eingestellt.
Im Schritt S2204 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Geschwindigkeitsbefehl, der für die Positionssteuerung berechnet wurde, den Wert V_MAX überschreitet oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein Geschwindigkeitsbefehl den Wert V_MAX überschreitet, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2205 über, in welchem ein Absolutwert des Geschwindigkeitsbefehls als V_MAX ausgegeben wird, und dann kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S2201 zurück.
Bei dieser Anordnung wird eine Maximalgeschwindigkeit für einen Geschwindigkeitsbefehl auf einen festgelegten Wert nur während der Beschleunigung oder Verzögerung festgeklemmt, so daß kaum jemals ein Überschwingen auftritt, selbst wenn ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker einen Maximalwert unter Einfluß einer anomalen Last erreicht hat.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Geschwindigkeitsbefehl nur dann festgeklemmt, wenn ein Strombefehlswert seine Grenze erreicht hat.
32 zeigt eine Geschwindigkeitsbefehlsklemmroutine bei dieser Ausführungsform.
Im Schritt S2301 wird das Anklemmen eines Geschwindigkeitsbefehls gelöscht, und dann wird im Schritt S2302 ein Strombefehlswert In abgetastet.
Daraufhin erfolgt im Schritt S2303 eine Ermittlung, ob ein Strombefehlswert In einen Stromgrenzwert erreicht hat oder nicht. Falls festgestellt wird, daß der Strombefehlswert In einen Stromgrenzwert erreicht hat, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2304 über, und falls festgestellt wird, daß der Strombefehlswert In nicht einen Stromgrenzwert erreicht hat, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2305 über.
Im Schritt S2304 ist V MAX ein maximaler Klemmwert für einen Geschwindigkeitsbefehl.
Im Schritt S2305 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Geschwindigkeitsbefehl, der für die Positionssteuerung berechnet wurde, den Wert V MAX erreicht hat oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein Geschwindigkeitsbefehl den Wert V MAX erreicht hat, so geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2306 über, in welchem ein Absolutwert eines Geschwindigkeitsbefehls als V MAX ausgegeben wird, und dann kehrt der Betrieb des Systems zum Schritt S2301 zurück.
Bei dieser Anordnung ist es möglich, ein äußerst verläßliches Servosteuersystem zur Verfügung zu stellen, bei welchem kaum jemals ein Überschwingen auftritt, selbst wenn ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker seinen Maximalwert erreicht hat, da eine Zeitkonstante, die für die Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs eingestellt wurde, zu klein ist, oder infolge des Einflusses einer anomalen Last.
[Ausführungsform 18]
Bei dieser Ausführungsform wird die Funktion zum Festklemmen einer Geschwindigkeit, wenn ein Strombefehlswert seinen Grenzwert bei der Beschleunigung während eines schnellen Vorschubs erreicht hat, weiter ausgebaut, eine Positionsabsinkrate für das Überschwingen als ein Geschwindigkeitsbefehl wird ausgedünnt und verteilt und einer Zeitkonstanten für die Beschleunigung hinzuaddiert von einem Zeitpunkt aus, wenn die Verzögerung beginnt.
33 zeigt den Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform.
Im Schritt S2401 erfolgt eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein schneller Vorschub durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2402 über, und kehrt anderenfalls zum Schritt S2401 zurück.
Im Schritt S2402 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Strombefehlswert seinen Stromgrenzwert erreicht hat oder nicht. Falls ermittelt wird, daß der Strombefehlswert den Grenzwert erreicht hat, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2403 über, und kehrt anderenfalls zum Schritt S2401 zurück.
Im Schritt S2403 wird ein Geschwindigkeitsbefehl bei der maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit V_MO des Motors festgeklemmt. Eine maximale Positionsabsinkrate D_max, die durch Berechnung einer Positionsschleifenverstärkung aus V_MO erhalten wird, wird mit einer tatsächlichen Absinkrate D verglichen, und ein Positionsabsinkabschnitt D_ER für einen Entlastungsabschnitt wird von dem Positionsbefehl während der Beschleunigung aus ausgedünnt, und die Verzögerung wird abgewartet.
Im Schritt S2404 erfolgt eine Ermittlung, ob die Verzögerung ausgeführt wird oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß die Verzögerung begonnen hat, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2405 über.
Im Schritt S2405 werden die Positionsbefehlsdaten D_ER, die seit einem Zeitpunkt ausgedünnt wurden, als die Verzögerung begann, bei der Verzögerung hinzuaddiert.
Die Beziehung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl, der wie voranstehend geschildert gesteuert wird, und einem Strombefehl ist in 34 gezeigt.
Bei dieser Art der Ausbildung wird es möglich, ein stabiles und äußerst verläßliches Servosteuersystem zu erhalten, bei welchem kaum jemals ein Überschwingen auftritt, selbst wenn eine Zeitkonstante, die für die Beschleunigung oder Verzögerung während des schnellen Vorschubs eingestellt ist, zu klein ist, oder wenn ein Drehmoment, welches von einem Servoverstärker ausgegeben wird, infolge des Einflusses einer anomalen Last den Maximalwert erreicht hat.
Wenn bei dieser Ausführungsform ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert bei der Beschleunigung während des schnellen Vorschubs erreicht hat, wird es durch Verschiebung eines Positionsbefehls pro Zeiteinheit (Befehlsgeschwindigkeit) auf ein niedrigeres Niveau schwierig, ein Überschwingen zu erzeugen, und einen Alarm für einen zu großen Fehler auszugeben. Es wird darauf hingewiesen, daß im Falle einer Operation, bei welcher zwischen mehreren Achsen interpoliert wird, diese Operation für eine Bewegung durchgeführt wird, die nicht von jeder der Achsen entfernt ist.
35 zeigt den Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform.
Im Schritt S2501 erfolgt eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein schneller Vorschub ausgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2502 über, und kehrt anderenfalls zum Schritt S2501 zurück.
Im Schritt S2502 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert erreicht hat oder nicht. Falls ermittelt wird, daß ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert erreicht hat, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2503 über.
Im Schritt S2503 wird eine Änderungsrate des Positionsbefehls pro Zeiteinheit begrenzt, so daß ein Strombefehl eines Servomodells, welches in einer NC-Einheit eingestellt ist, nicht oberhalb des Niveaus des Stromgrenzwertes liegt. Es wird daher ein Positionsbefehl ausgedünnt. Wenn die Steuerung eines Stroms aufgehoben wird, wird eine Verknappung eines Positionsbefehls infolge einer Verdünnung an diesem Zeitpunkt ausgeglichen durch eine Zeitkonstante oder durch eine Einrichtung zur Zeitverteilung, um eine korrekte Absolutposition zu erzielen.
Bei einer derartigen Anordnung wird die Erzeugung eines Überschwingens schwieriger, oder die Ausgabe eines Alarms in Bezug auf einen zu hohen Fehler.
Wenn bei dieser Ausführungsform ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker auf seinem Maximalwert während des schnellen Vorschubs liegt, infolge des Einflusses einer anomalen Last, so werden Positionsschleifenverstärkungen für sämtliche Achsen nur während dieses Zeitraums verringert, so daß eine Störung wie ein zu hoher Fehler nicht auftritt.
36 zeigt den Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform. Es wird darauf hingewiesen, daß im allgemeinen ein für die Beschleunigung erforderliches Drehmoment größer ist als jenes, welches für die Verzögerung erforderlich ist, und aus diesem Grund konzentriert sich die nachstehende Beschreibung auf die Beschleunigung.
Im Schritt S2601 erfolgt eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein schneller Vorschub durchgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2602 über.
Im Schritt S2602 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert erreicht hat oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein Strombefehl einen Stromgrenzwert erreicht hat, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2603 über.
Im Schritt S2603 wird in einem Zustand, an welchem eine Absinkrate größer als ein Idealwert wird, zu einem Zeitpunkt wenn eine Positionsschleifenverstärkung für eine Achse, bei welcher eine NC-Einheit eine Stromgrenze für einen Servoverstärkersteuerabschnitt erreicht hat, allmählich verringert wird und die Begrenzung eines Stroms freigegeben wird, wird dann, wenn der Betrieb des Systems auf einem festen Niveau stabilisiert ist, oder bei einer bestimmten Geschwindigkeit während des schnellen Vorschubs, die Positionsschleifenverstärkung allmählich auf den Ursprungswert zurückgesteuert.
Bei dieser Anordnung werden in einem Fall, in welchem ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker den Maximalwert erreicht hat, infolge des Einflusses einer anomalen Last, Positionschleifenverstärkungen für sämtliche Achsen nur während des Zeitraums verringert, so daß die Bewegung des Servosystems langsamer wird, und der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, ohne daß eine Störung wie ein übermäßiger Fehler erzeugt wird.
Bei dieser Ausführungsform werden in einem Fall, in welchem ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker den Maximalwert erreicht hat, infolge des Einflusses einer anomalen Last während des schnellen Vorschubs, Positionsschleifenverstärkungen für sämtliche Achsen durch eine Zeitkonstante abgesenkt, wobei diese Operation zur Änderung der Positionsschleifenverstärkungen an einem Zeitpunkt angehalten wird, wenn die Begrenzung eines Stroms aufgehoben wird, und dann die Steuerung mit derselben Verstärkung erfolgt, bis die Bewegung beendet ist. Bei der nächsten Operation wird die Bewegung mit der ursprünglich eingestellten Positionsschleifenverstärkung gestartet, da eine Zeitkonstante für den schnellen Vorschub bei dem Verfahren zur Korrektur einer Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung wie voranstehend geschildert geändert wird.
37 zeigt den Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform. Im allgemeinen ist ein für die Beschleunigung erforderliches Drehmoment größer als jenes, welches für die Verzögerung erforderlich ist, so daß sich die folgende Beschreibung auf die Beschleunigung konzentriert.
Im Schritt S2701 erfolgt eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub ausgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein schneller Vorschub ausgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2702 über.
Im Schritt S2702 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert erreicht hat oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein Strombefehl einen Stromgrenzwert erreicht hat, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2703 über.
Im Schritt S2703 wird in einem Zustand, in welchem eine Absinkrate größer als ein Idealwert wird, zu einem Zeitpunkt, wenn eine Positionsschleifenverstärkung für eine Achse, bei welcher eine NC-Einheit eine Stromgrenze für einen Servoverstärkesteuerabschnitt erreicht hat, allmählich mit einer bestimmten Zeitkonstante abgesenkt wird, und die Begrenzung eines Stroms freigegeben wird, falls der Betrieb des Systems auf einem festen Niveau oder bei einer bestimmten Geschwindigkeit stabilisiert wird, die Positionsschleifenverstärkung allmählich auf den Ursprungswert zurückgeführt.
Mit dieser Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm in Bezug auf einen großen Fehler zu erzeugen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird in einem Fall, in welchem ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker den Maximalwert erreicht hat, infolge des Einflusses einer anomalen Last während des schnellen Vorschubs, eine Positionsschleifenverstärkung, wenn ein Geschwindigkeitsbefehl einen Wert V erreicht hat (V ist ein Wert entsprechend einer nominellen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors + α, wobei α etwa 2% der nominellen Umdrehungsgeschwindigkeit (Umdrehungen pro Minute) des Motors beträgt) aus der Stromabsinkrate berechnet, so daß ein Geschwindigkeitsbefehl nicht größer als der Wert V.
38 zeigt den Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform. Im allgemeinen ist das für eine Beschleunigung erforderliche Drehmoment größer als jenes, welches für die Verzögerung erforderlich ist, so daß sich die folgende Beschreibung auf die Beschleunigung konzentriert.
Im Schritt S2801 erfolgt eine Ermittlung, ob ein schneller Vorschub durchgeführt wird oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein schneller Vorschub ausgeführt wird, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2802 über.
Im Schritt S2802 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert erreicht hat oder nicht. Falls festgestellt wird, daß ein Strombefehl einen Stromgrenzwert erreicht hat, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2803 über.
Im Schritt S2803 wird die Positionsschleifenverstärkung Kp allmählich auf den Ursprungswert zurückgeführt, in einem Zustand, in welchem eine Absinkrate größer als ein Idealwert wird, zu einem Zeitpunkt, wenn die Positionsschleifenverstärkung Kp für eine Achse, wobei eine NC-Einheit eine Stromgrenze für einen Servoverstärkersteuerabschnitt erreicht hat, auf einen Wert abgesenkt wird, der durch den folgenden Ausdruck berechnet wird, und die Begrenzung eines Stroms freigegeben wird, wenn die Operation des Systems auf einem festen Niveau oder bei einer bestimmten Geschwindigkeit stabilisiert wird. Kp = (Nominelle Umdrehungsgeschwindigkeitsrate eines Motors + α)/60·D
Hierbei bezeichnet D eine Absinkrate.
Bei dieser Anordnung kann der Betrieb des Systems fortgesetzt werden, ohne einen Alarm in Bezug auf einen zu hohen Fehler zu erzeugen, also auch bei dieser Ausführungsform.
Im Zusammenhang mit der Einführung eines Detektors auf der Grundlage von Absolutpositionen, der für die Positionsrückkopplung verwendet wird, und mit der Entwicklung von Techniken für höhere Auflösungen wurden viele und verschiedene Arten von I/F-Verfahren verfügbar, und ist es erforderlich, soviele Empfangsleitungen zu verwenden wie möglich, um auf jede Art von Detektor reagieren zu können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gibt es Empfangsleitungen entsprechend drei unterschiedlichen Arten von Detektor-I/F, wobei die Art der angeschlossenen Detektoren automatisch nach Einschalten der Stromversorgung bestimmt wird, und nicht von in den Detektoren eingestellten Servoparametern abhängt, wobei ein Parameteranomalitätsalarm erzeugt wird, wenn die durch einen Parameter festgelegte Art des Detektors sich von dem Detektor unterscheidet, der tatsächlich angeschlossen ist.
39A zeigt ein Beispiel für die Rückkopplungserfassungsschaltung. Bei dieser Rückkopplungserfassungsschaltung werden I/O-Schaltungen dreier unterschiedlicher Arten von Detektoren gemeinsam genutzt: ein inkrementaler Detektor, der A-, B- und Z-Phasen aufweist, die zur Steuerung der Impulsausgangsposition erforderlich sind, sowie U-, V- und W-Phasen für die Geschwindigkeitssteuerung für die Anfangsmagnetpole eines Synchronmotors, ein Absolutpositionsdetektor, der am Anfang eine Absolutposition über serielle Kommunikation sendet und empfängt (RQ und DT), und dann die Kommunikation über die A-, B- und Z-Phasen durchführt, sowie ein Detektor, der ständig Daten sendet und empfängt, welche Absolutpositionen betreffen, über serielle Kommunikation (nur RQ und DT).
39A zeigt differentielle Eingänge für die A-Phase, B-Phase, Z-Phase, U-Phase, V-Phase und W-Phase von links oben aus. Bei diesem Beispiel werden die U-Phase und RQ (serielle Datenanforderung), sowie die V-Phase und DT (serielle Datenleitung) gemeinsam genutzt.
Diese Rückkopplungserfassungsschaltung weist Differenzempfänger 171a ibs 171f auf, Exklusivschaltungen 172a bis 172f zur Erfassung der Tatsache, daß ein Differenzeingang angeschlossen ist, einen inkrementalen Zähler (ein Zähler zur Erzeugung einer Rückkopplungsrage) 173 zum Zählen von Impulsen für jede der A-, B- und Z-Phasen, eine Seriellanforderungs-U/F-Schaltung 174 zur Unterstützung eines Anforderungsabschnitts bei der seriellen Kommunikation, einen Empfangspuffer (Seriell-Datenempfangs-I/F-Schaltung) 175 zum Speichern von Daten von den Detektoren, einen Leseport (Leseanschluß) 176 für die U-, V- und W-Phasen zur Überwachung eines Zustands jeder dieser Phasen für einen Anfangsmagnetpol, sowie einen Leseport (Leseanschluß) 177 zum Lesen eines Nullsignalzustands für jede Phase zur Überwachung eines Nullsignalzustands in jeder Phase. Es wird darauf hingewiesen, daß wie in 40 gezeigt an die Exklusivschaltung ein Abschlußwiderstand angeschlossen ist, und daher das Ausgangssignal der Exklusivschaltung im offenen Zustand immer gleich 1 ist.
39B zeigt einen Zustand des Leseports 177 in einem Fall, in welchem an ihn die drei Arten an Detektoren angeschlossen sind. Eine Treiberfreischaltleitung in der Seriell-Detektoranforderungsleitung ist gesperrt, wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist, und wenn jeder Detektor feststellt, daß die sechs Eingangszustände sämtlich normal sind, werden solche Daten erhalten, wie sie in 39B gezeigt sind. Diese Daten werden zur Überprüfung mit Parametern für den Namen jeder Detektorart verglichen, die von der NC- Einheit geschickt werden, und bei einem Unterschied wird ein Parameteranormalitätsalarm erzeugt.
41 zeigt die Parameteranormalitätsdiagnoseroutine.
Zuerst werden im Schritt S2901 sämtliche Phasen als Eingangsleitungen festgelegt, und dann wird im nächsten Schritt S2902 ein Nullsignalzustand überprüft.
Dann wird im Schritt S2903 ein angeschlossener Detektor entsprechend einem Ergebnis des Nullsignalzustands ermittelt.
Im Schritt S2904 wird ein Parameter, der einen Detektortypnamen anzeigt, zur Überprüfung mit einem angeschlossenen Detektor verglichen.
Im Schritt S2905 erfolgt eine Ermittlung, ob ein Parameter, der einen Detektortypnamen angibt, identisch zu dem angeschlossenen Detektor ist oder nicht. Falls keine Identität vorliegt, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S2906 über, und wird ein Parameteranormalitätsalarm erzeugt, um den Betrieb des Systems zu stoppen.
Bei dieser Anordnung wird, wenn sich ein durch einen Parameter angezeigter Detektortyp von einem tatsächlich angeschlossenen Detektor unterscheidet, ein Parameteranormalitätsalarm erzeugt, was es einfacher macht, den Grund für einen Fehler zu suchen, falls einer vorliegt.
Wenn sich bei dieser Ausführungsform herausstellt, durch die voranstehend geschilderte Befehlsabfolge für die automatische Ermittlung, daß ein durch einen Parameter festgelegter Detektor von einem tatsächlich angeschlossenen Detektor verschieden ist, wird I/F auf einen der tatsächlich angeschlossenen Parameter umgeschaltet, um automatisch eine Anormalität in Bezug auf den Detektoranschlußzustand zu korrigieren.
42 zeigt den Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform.
Zuerst werden im Schritt S3001 sämtliche Phasen als Eingansleitungen festgelegt, und dann wird im nächsten Schritt S3002 ein Nullsignalzustand überprüft.
Dann wird im Schritt S3003 ein angeschlossener Detektor entsprechend einem Ergebnis des Nullsignalzustands ermittelt. Im Schritt S3004 wird ein Parameter, der einen Detektortypnamen angibt, zur Überprüfung mit einem angeschlossenen Detektor verglichen.
Im Schritt S3005 erfolgt eine Ermittlung, ob ein einen Detektortypnamen anzeigender Parameter identisch mit dem angeschlossenen Detektor ist oder nicht. Falls keine Identität vorliegt, geht der Betrieb des Systems zum Schritt S3006 über, und wird eine Einstellung in den Sende- und Empfangsabschnitten auf I/F für einen Detektor eingestellt, der sich als angeschlossen herausstellt.
Mit dieser Anordnung kann eine Erfassungsschaltung ausgebildet werden, die an einen an sie angeschlossenen Detektor angepaßt ist, wobei ein Alarm wie ein Nullsignal selbst dann nicht erzeugt wird, wenn irgendein Fehler bei der Parametereinstellung aufgetreten ist, wodurch ein normaler Betrieb des Systems sichergestellt wird.
Wie voranstehend geschildert werden bei dem Verfahren zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung falsche Anschlüsse von Motorausgangsklemmen dadurch festgestellt, daß Ströme erfaßt werden, die durch zumindest zwei der Phasen U, V und W einer Servoausgangsklemme bei einer ersten Beschleunigung fließen, nachdem die Stromversorgung eingeschaltet wurde, wobei die Muster der Stromsignalformen überwacht werden, so daß exakt herausgefunden wird, wenn die Motorausgangsklemme falsch angeschlossen wurde.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung werden sämtliche Ströme der Phasen U, V und W, die in einer Ausgangsklemme eines Servomotors fließen, sowie die Phasenspannungen sämtlich erfaßt, und wird festgestellt, daß ein Anschluß der Motorausgangsklemme nicht eingerichtet wurde, wenn eine Phase vorhanden ist, in welcher kein Strom fließt, obwohl die Phasenspannung größer als ein vorher festgelegter Wert ist, so daß auf diese Weise herausgefunden werden kann, daß die Motorausgangsklemme nicht angeschlossen wurde.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung werden sämtliche Spannungen in jeder Phase, die auf eine Motorausgangsklemme bei der Beschleunigung oder Verzögerung einwirken, erfaßt, und wird festgestellt, wenn sämtliche Phasenspannungen gleich Null sind, daß der Anschluß einer Sammelschiene für einen Wandler nicht eingerichtet wurde, so daß auf diese Weise herausgefunden werden kann, daß die Sammelschiene für einen Wandler nicht angeschlossen wurde.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Spannung zwischen jeder der Phasen einer Ausgangsklemme eines Servomotors erfaßt, um eine Schaltspannung für jede Phase zu berechnen, und wird die Phasenspannung unter Verwendung eines Filters erfaßt, in welches die berechnete Schaltspannung eingegeben wird, so daß eine Phasenspannung erhalten werden kann, deren Pegel einfach bewertet werden kann, so daß eine Erfassung und Diagnose anomaler Zustände unter Verwendung der Phasenspannung exakt durchgeführt werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gateabschaltsignal für einen Transistor in einem Inverterabschnitt, welcher die Steuerung eines Stroms für einen Servomotor übernimmt, überwacht, und wird der erzeugte Anteil des Stroms erfaßt, so daß Gründe für einen Alarm, der anormale Zustände in dem Steuersystem anzeigt, beispielsweise einen zu hohen Fehler oder einen Rückkopplungsfehler, herausgefunden werden können, mit denen man danach gut fertigwerden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung werden nach Einschalten der Stromversorgung bei der Positionssteuerung für ein System mit geschlossener Schleife, welches einen Maschinenkantenpositionsdetektor aufweist, folgende Größen überwacht: die Polarität von Signalen für einen Positionsbefehl, eine Positionsrückkopplung, eine Geschwindigkeitsrückkopplung, einen Strombefehl und eine Stromrückkopplung, und nur wenn die Positionsrückkopplung eine entgegengesetzte Polarität aufweist, wenn sämtliche Signale größer als ein vorher festgelegter Wert sind, wird festgestellt, daß der Anschluß des Rückkopplungskabels nicht in Ordnung ist, so daß so exakt herausgefunden werden kann, daß der Verdrahtungsanschluß für das Rückkopplungskabel fehlerhaft ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Positionssteuerung für ein System mit geschlossener Schleife, welches einen Maschinenkantenpositionsdetektor aufweist, eine Anzahl an Impulsen, die von einem Motorkantenpositionsdetektor festgestellt wird, wenn eine Bewegung um eine vorher festgelegte Entfernung entsprechend Drehungen des Motors oder einem anderen Faktor erfolgt, verglichen nach Einschalten der Stromversorgung mit einer Anzahl erfaßter Impulse, die jeweils eine Maschinenkante anzeigen, und wird eine falsche Parametereinstellung für Maschinenparameter wie beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis in der Maschine, eine Kugelumlaufspindelsteigung, die Auflösung eines Maschinenkantenpositionsdetektors oder dergleichen auf der Grundlage des Ergebnisses dieses Vergleichs festgestellt, so daß exakt herausgefunden werden kann, wenn die Maschinenparameter falsch eingestellt wurden, und der Wirkungsgrad in Bezug auf die zum Einstellen beim Starten der Maschine erforderliche Zeit verbessert werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und zur Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei Software zur Bereitstellung von Steuerungen des Stroms für einen Servomotor ein Servomotormodell vorbereitet, bei welchem als Eingangsgrößen ein d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehl aufgetragen sind, und wenn ein zu großer Fehler angezeigt wird, obwohl eine Differenz zwischen einem Positionsrückkopplungswert in dem Modell und einem tatsächlichen Motorkantenpositionsrückkopplungswert innerhalb eines vorher festgelegten Zulässigkeitsbereiches liegt, selbst nachdem ein Strom begrenzt wurde, so wird festgestellt, daß die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist, so daß exakt herausgefunden werden kann, wenn die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung zu klein ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei Software zur Bereitstellung von Steuervorgängen für einen Strom für einen Servomotor ein Servomotormodell erstellt, welches als Eingangsgrößen d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehle aufweist, und wenn eine Rotorträgheit und eine Lastträgheit innerhalb eines zulässigen Bereiches liegen, und keine Störung wie die fehlerhafte Abschaltung eines Gates erzeugt wurde, wenn eine Differenz zwischen einem Positionsrückkopplungswert in dem Modell und einem tatsächlichen Motorkantenpositionsrückkopplungswert einen vorher festgelegten Zulässigkeitsbereich überschreitet, so wird festgestellt, daß eine anomale Last vorhanden ist, so daß exakt herausgefunden werden kann, wenn eine anormale Last vorhanden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung und Diagnose anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird, obwohl zuerst die Rückkopplungspolarität von einem Maschinenkantenpositionsdetektor für die Positionssteuerung mit einem System mit halb geschlossener Schleife umgedreht wird, eine Positionssteuerung mit einem System mit vollständig geschlossener Schleife durch automatische Korrektur der Rückkopplungspolarität gestartet, so daß der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, ohne einen Alarm zu erzeugen, der eine zu große Differenz oder einen Rückkopplungsfehler anzeigt, und ohne Anhalten zu müssen. Durch eine derartige Anordnung kann ein Servosteuersystem mit hoher Verläßlichkeit zur Verfügung gestellt werden, welches nicht durch eine Parametereinstellung oder einen fehlerhaften Anschluß beeinträchtigt wird, die von einem Benutzer vorgenommen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird selbst dann, wenn die Rückkopplungspolarität von einem Maschinenkantendetektor umgedreht ist, diese automatisch korrigiert, so daß der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, ohne einen Alarm zu erzeugen, der eine zu große Differenz oder Rückkopplungsanomalitäten anzeigt, und ohne anzuhalten. Mit einer derartigen Anordnung kann ein Servosteuersystem mit hoher Verläßlichkeit zur Verfügung gestellt werden, welches nicht durch eine Parametereinstellung oder einen falschen Anschluß beeinträchtigt wird, die von einem Benutzer vorgenommen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Doppelrückkopplungssteuerung durchgeführt, um eine Rückkopplungspolarität von einem Maschinenkantenpositionsdetektor zu bestimmen, und selbst wenn die Rückkopplungspolarität von dem Maschinenkantenpositionsdetektor umgedreht ist, wird sie automatisch korrigiert, so daß der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, ohne einen Alarm zu erzeugen, der eine zu große Differenz oder einen Rückkopplungsfehler anzeigt, und ohne anzuhalten. Mit dieser Anordnung kann ein Servosteuersystem zur Verfügung gestellt werden, welches eine hohe Verläßlichkeit aufweist und nicht durch eine Parametereinstellung oder einen falschen Anschluß beeinträchtigt wird, die von einem Benutzer durchgeführt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung werden, wenn ein Zustand festgestellt wird, in welchem die Rückkopplungspolarität von einem Maschinenkantenpositionsdetektor umgedreht ist, die Daten in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert, und wird die Rückkopplungspolarität umgedreht und gesteuert abhängig von den Daten, wenn die Stromversorgung erneut eingeschaltet wird, und aus diesem Grund kann ein intelligentes Servosteuersystem mit hoher Verläßlichkeit zur Verfügung gestellt werden, so daß selbst dann, wenn es irgendwelche Fehler bei der Einstellung oder beim Anschluß gibt, eine automatische Korrektur durch das System erfolgen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein falscher Anschluß der Servomotorausgangsklemme vorhanden ist, eine Abfolge der Ausgabe von Spannungsbefehlen in der Reihenfolge der korrekten Phase geändert, so daß das Servosteuersystem normalerweise ohne irgendwelche Änderung der Anschlüsse betrieben werden kann, und ein intelligentes Servosteuersystem zur Verfügung gestellt werden kann, welches automatisch eine von einem Benutzer vorgenommenen falschen Anschluß korrigiert.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optimale Zeitkonstante berechnet, die für ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, welches für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, und wird mit der berechneten, optimalen Zeitkonstante bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung ein Befehl erzeugt, so daß eine optimale Zeitkonstante entsprechend der Änderung erhalten werden kann, selbst wenn sich die mechanische Belastung ändert.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optimale Zeitkonstante, die für ein Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärker zulässig ist, welches für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, für jede Bewegungsrichtung (Vorschubrichtung) berechnet, und wird ein Befehl mit der berechneten, optimalen Zeitkonstante für die entsprechende Bewegungsrichtung bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt, so daß eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung immer entsprechend der Bewegungsrichtung selbst dann erhalten werden kann, wenn eine Achse der Bewegung nach oben und unten eine in Bezug auf die Last unausgeglichene Achse ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optimale Zeitkonstante, die für ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, welches zur Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, für die Beschleunigung bzw. die Verzögerung berechnet, und wird ein Befehl mit der entsprechenden, berechneten optimalen Zeitkonstante in der entsprechenden Richtung bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt, so daß die Zeitkonstante für die Verzögerung auf einen kleinen Wert eingestellt werden kann, da das Drehmoment durch die normale Reibung unterstützt wird, so daß die erforderliche Zeit für die Beschleunigung oder für die Verzögerung verkürzt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optimale Zeitkonstante, die für ein Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker zulässig ist, welches zur Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub erforderlich ist, immer für die Beschleunigung oder für die Verzögerung und für jede Bewegungsrichtung berechnet, und wird ein Befehl mit der entsprechenden, optimalen Zeitkonstante bei der nächsten Beschleunigung oder Verzögerung erzeugt, so daß eine optimale Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung entsprechend sämtlichen Änderungen erhalten werden kann, beispielsweise in Bezug auf eine nicht ausgeglichene Last (Schwerkraft), Reibung, und Zeit.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Annahme eines Falles, bei welchem die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker erreicht, der durch eine anormale Last beeinflußt wird, eine Abweichungsrate einer Position zur Festlegung des Erfordernisses eines Alarms für einen zu hohen Fehler auf einen Wert eingestellt, der größer als ein üblicher Wert ist, und zwar nur während der Beschreibung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub, so daß kaum jemals ein Alarm auftritt, der einen zu großen Fehler anzeigt, und sich ein Servosteuersystem mit hoher Verläßlichkeit erzielen läßt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Annahme eines Falles, in welchem die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluß einer anormalen Last erreicht, eine Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors zur Bestimmung des Erfordernisses eines Alarms für zu hohe Geschwindigkeit auf einen Wert eingestellt, der größer ist als ein üblicher Wert, und zwar nur während der Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub, so daß kaum jemals ein Alarm in Bezug auf zu hohe Geschwindigkeit auftritt, und ein Servosteuersystem zur Verfügung gestellt werden kann, welches eine höhere Verläßlichkeit aufweist als ein konventionelles System.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Annahme eines Falls, in welchem die Zeitkonstante für die Beschreibung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder das maximale Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluß einer anomalen Last erreicht, eine maximale Geschwindigkeit für einen die Geschwindigkeit betreffenden Befehl vorher auf einen festgelegten Wert festgeklemmt, so daß ein Überschwingen unterdrückt werden kann, und ein Alarm in Bezug auf einen zu großen Fehler oder eine zu große Geschwindigkeit kaum jemals auftritt, und daher ein verläßliches und stabiles Servosteuersystem erhalten wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine maximale Geschwindigkeit für einen die Geschwindigkeit betreffenden Befehl bei einem festgelegten Wert nur während der Beschleunigung oder Verzögerung festgeklemmt, so daß kaum jemals ein Überschwingen auftritt, selbst wenn die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärkers unter Einfluß einer anomalen Last erreicht, so daß ein verläßliches und stabiles Servosteuersystem zur Verfügung gestellt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine maximale Geschwindigkeit für einen die Geschwindigkeit betreffenden Befehl bei einem festgelegten Wert nur solange festgeklemmt, wie ein Maximalstrom für einen Servoverstärker begrenzt ist, so daß kaum jemals ein Überschwingen auftritt, selbst wenn die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment von einem Servoverstärker unter Einfluß einer anormalen Last erreicht, so daß ein verläßliches und stabiles Servosteuersystem erhalten werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die Zeitkonstante für die Beschleunigung oder Verzögerung beim schnellen Vorschub auf einen kleinen Wert eingestellt ist, oder ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärkers unter Einfluß einer anormalen Last erreicht, ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl bei einer nominellen Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors festgeklemmt, wird ein Befehl, der die Position für das Überschwingen betrifft, ausgedünnt, und wird die seit dem Start der Verzögerung ausgedünnte Rate verteilt und zu jeder Zeitkonstante hinzuaddiert, so daß kaum jemals ein Überschwingen auftritt, und ein verläßliches und stabiles Servosteuersystem erhalten werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Änderungsrate (ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl) eines die Position pro Zeiteinheit betreffenden Befehls unterdrückt, wenn ein Strombefehlswert einen Stromgrenzwert während der Beschleunigung beim schnellen Vorschub erreicht hat, so daß kaum jemals ein Alarm in Bezug auf einen zu großen Fehler auftritt, und auch jemals ein Überschwingen auftritt, und daher ein verläßliches und stabiles Servosteuersystem erhalten werden kann.
Bei einem weiteren Verfahren zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn ein Strombefehlswert ein maximales Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärkers während des schnellen Vorschubs unter Einfluß einer anormalen Last erreicht hat, eine Positionsschleifenverstärkung nur während des Zeitraums zur glatten Durchführung der Bewegung des Servosystems verringert, und aus diesem Grunde kann ein verläßliches Servosteuersystem erhalten werden, so daß der Betrieb des Systems ohne Erzeugung eines zu großen Fehlers fortgesetzt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn ein Ausgangsdrehmoment ein maximales Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärkers unter Einfluß einer anomalen Last während des schnellen Vorschubs erreicht hat, eine Positionsschleifenverstärkung um eine festgelegte Zeitkonstante verringert, und aus diesem Grund kann ein verläßliches Servosteuersystem erhalten werden, so daß der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, ohne einen Alarm bezüglich eines zu großen Fehlers zu erzeugen.
Bei einem weiteren Verfahren zur automatischen Korrektur anomaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein Strombefehlswert ein maximales Ausgangsdrehmoment eines Servoverstärkers erreicht hat, der durch eine anomale Last während des schnellen Vorschubs beeinträchtigt wird, eine Positionsschleifenverstärkung, wenn ein die Geschwindigkeit betreffender Befehl eine nominelle Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors anzeigt, aus einer Stromabsinkrate berechnet, und wird dauernd eine solche Steuerung zur Verfügung gestellt, daß der die Geschwindigkeit betreffende Befehl nicht zu einer Überschreitung der nominellen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors führt, und aus diesem Grund kann ein Servosteuersystem zur Verfügung gestellt werden, bei welchem der Betrieb des Systems fortgesetzt werden kann, ohne einen Alarm in Bezug auf einen zu großen Fehler zu erzeugen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verbindungszustand mehrerer Empfangsschaltungen jeweils für einen Detektor an dessen Sendeseite geprüft, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, um automatisch den Typnamen eines tatsächlich angeschlossenen Detektors zu erfassen, und wenn die Art eines Detektors, die von dem erfaßten Parameter angegeben wird, sich von einem tatsächlich angeschlossenen Detektor unterscheidet, wird ein Parameteranomalitätsalarm erzeugt, und aus diesem Grund kann ein verläßliches Servosteuersystem erhalten werden, so daß bei Erzeugung eines Fehlers der Grund für diesen einfach untersucht werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur automatischen Korrektur anormaler Zustände in einem Servosteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verbindungszustand mehrerer Empfangsschaltungen jeweils für einen Detektor an dessen Sendeseite überprüft, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, um automatisch einen Typnamen eines tatsächlich angeschlossenen Detektors zu erfassen, und wenn die durch den erfaßten Parameter angezeigte Art eines Detektors von einem tatsächlich angeschlossenen Detektor verschieden ist, wird eine Empfangsschaltung auf jene umgeschaltet, welche dem angeschlossenen Detektor entspricht, und aus diesem Grund kann ein intelligentes und verläßliches Servosteuersystem zur Verfügung gestellt werden, so daß das System seinen Betrieb normal beginnen kann, selbst wenn sich ein Fehler bei der Parametereinstellung ehrausstellt.

Claims

Verfahren zur automatischen Korrektur eines anormalen Betriebszustandes in einem Servosteuersystem, umfassend – eine Servosteuerschleife für einen Servomotor (8) mit einem Motorpositionsdetektor (18) zum Erfassen einer Motorposition, wobei eine NC-Einheit (10) einen Positions-Befehlswert ausgibt; – eine Positionssteuereinrichtung (11), welche einen Unterschied zwischen einem Positions-Rückkopplungs-Parameter von dem Motorpositionsdetektor (18) und dem Positions-Befehlswert erfasst; – eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung (12), welche einen Unterschied zwischen einem auf dem Positions-Rückkopplungsparameter beruhenden Geschwindigkeits-Rückkopplungswert und einem Ausgangssignal von der Positionssteuereinrichtung (11) erhält; – eine Begrenzungseinrichtung (36) zum Begrenzen des Ausgangssignals der Geschwindigkeitssteuereinrichtung (12); und – eine Stromsteuereinrichtung (13), welche einen Unterschied zwischen einem Strom-Rückkopplungswert eines Stromdetektors (CT) und einem ausgegebenen Strom-Befehlswert der Begrenzungseinrichtung (36) erhält und den Servomotor (8) steuert; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Erfassen (S2601), ob ein schneller Vorschub stattfindet; – Begrenzen (S2602) eines Strom-Befehlswertes auf einen maximalen Strom-Befehlswert; und – Verringern (S2603) einer Positionsschleifenverstärkung in einem Zeitraum, in welchem ein Strom-Befehlswert begrenzt wird, wenn ein schneller Vorschub stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Positionsschleifenverstärkung mit einer festen Zeitkonstante verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem – die Positionsschleifenverstärkung in Abhängigkeit von der nominalen Drehgeschwindigkeit und der Absinkrate (D) eingestellt wird; und – der die Geschwindigkeit betreffende Befehl so gesteuert wird, dass er nicht zu einer Überschreitung der nominalen Drehgeschwindigkeit des Motors führt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte: – Erfassen eines Status der Verbindung mehrerer Empfänger-Schaltungen jeweils für einen Detektor auf der Übertragungsseite, wenn die Energieversorgung angeschaltet wird; – automatisches Prüfen einer Typenbezeichnung eines jeweils verbundenen Detektors; and – Erzeugen eines Parameter-Anomalie-Alarmsignals, falls die Typenbezeichnung eines durch den erfassten Parameter bestimmten Detektors sich von einem tatsächlich verbundenen Detektor unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte: – Erfassen eines Status der Verbindung mehrerer Empfänger-Schaltungen jeweils für einen Detektor auf der Empfangsseite, wenn die Energieversorgung angeschaltet wird; – automatisches Prüfen einer Typenbezeichnung eines jeweils verbundenen Detektors; and – Umstellen einer empfangsseitigen Schaltung auf die Schaltung, welche dem verbundenen Detektor entspricht, falls die Typenbezeichnung eines durch den erfassten Parameter gekennzeichneten Detektors sich von einem tatsächlich verbundenen Detektor unterscheidet.