JP2001224130A - エンコーダ異常保留方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 悪環境下での連続運転を可能とするサーボシ
ステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 エンコーダ異常検出処理１５の処理内容
をフローチャートで表したもので、エンコーダ異常が設
定時間以上続いた場合にのみ、モータへの通電を遮断す
る点が従来と異なっており、誘導ノイズなどによる短時
間のエンコーダ異常を保留にできるもので、モータの連
続運転が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動装置の
エンコーダ異常検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、サーボモータ・ドライバの低価格
化に伴い、汎用モータ・ギヤードモータが使用されてき
たベルトコンベアなどの分野にもサーボドライブが進出
しており、機器の高性能化・インテリジェント化に貢献
している。

【０００３】以下、一般的なモータ駆動装置の速度制御
について説明する。

【０００４】図８において、サーボドライバ１４は、モ
ータ１に取り付けられたエンコーダ２の情報をもとに速
度制御を行う。また、エンコーダ２は、モータ１のロー
タ位置１３も送信しており、それに従いサーボドライバ
１４は電流制御を行う。

【０００５】上記従来の構成において、何らかの理由で
エンコーダ異常が発生すると、速度制御や電流制御が正
常に行われず、過負荷、過速度、過電流などの異常動作
が発生する。

【０００６】また、サーボドライバは位置制御で用いる
場合もあり、このときエンコーダ異常は位置ずれの原因
となり致命的である。

【０００７】これらを避けるためエンコーダ異常検出処
理１５（断線検出や通信データのパリティチェックな
ど）を用いて、エンコーダ異常発生時にアラームを発生
させ、モータを非常停止させるのが一般的である。図９
は、このエンコーダ異常検出処理の一例であり、エンコ
ーダ異常発生時には、無条件でモータへの通電を遮断
し、モータを非常停止させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーボ
ドライブの適用範囲の拡大は、ノイズの多い悪環境下で
の使用を要求してきている。

【０００９】周知の通り、リレー・ブレーカなどより発
生する強力なスイッチングパルスは、エンコーダとサー
ボドライバを結ぶ線路に誘導ノイズを発生させ、エンコ
ーダ異常によるモータ非常停止を引き起こしやすい。

【００１０】しかし、ベルトコンベアなど従来汎用モー
タなどを使用してきた機器においては、モータを非常停
止させるより異常発生時に多少の速度変動が発生して
も、異常復帰時には回転を続けることが望ましい場合が
ある。例えば、２４時間連続運転が必要なシステムや、
多数の機器が連動して動いているシステムなどでは、従
来のサーボシステムが汎用モータなどに耐ノイズ性に劣
り、導入の妨げになることがあった。

【００１１】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、悪環境下での連続運転を可能とするサーボ
システムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、モータと、モータの位置を検出するエンコ
ーダと、モータを速度制御するサーボドライバを備えた
モータ駆動装置において、エンコーダに異常が発生した
時、その異常の発生期間が設定時間以内の場合は、異常
を保留しモータ駆動を続けることを特徴とするエンコー
ダ異常保留方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
は、モータと、モータの位置を検出するエンコーダと、
モータを速度制御するサーボドライバを備えたモータ駆
動装置において、エンコーダに異常が発生した時、その
異常の発生期間が設定時間以内の場合は、異常を保留し
モータ駆動を続けることを特徴とするエンコーダ異常保
留方法であり、通常の断線などエンコーダ異常検出機能
を維持しつつ、短時間しか発生しないスイッチングパル
スなどで生ずる誘導ノイズによるエンコーダ異常を保留
することで、モータの連続運転を可能とすることができ
る。

【００１４】また、エンコーダ異常を保留している間、
サーボドライバからモータへの電圧印加を行わない請求
項１記載のエンコーダ異常保留方法であり、エンコーダ
異常保留中は、サーボドライバからモータへの電圧印加
を行わず、モータをフリーラン状態にするため、エンコ
ーダ異常による間違った情報でモータ制御が行われるこ
とを防ぎモータの異常動作を低減することができる。

【００１５】また、エンコーダ異常を保留した場合、サ
ーボドライバの電流制御方式を正弦波駆動から矩形波駆
動に切り替える請求項１記載のエンコーダ異常保留方法
であり、サーボドライバの電流制御方式を正弦波駆動か
ら矩形波駆動に切り替えて、エンコーダ異常発生中に起
きる正弦波駆動用のロータ位置情報のずれを無視するも
ので、電流制御の失敗による過電流の発生を防止でき
る。

【００１６】また、エンコーダ異常を保留した場合、モ
ータ制御回路中の積分項を無効とする請求項１記載のエ
ンコーダ異常保留方法であり、モータ制御回路中の積分
項を無効とすることで、異常なエンコーダ情報を記憶し
た積分回路をクリアして復帰時のトルク変動を抑えるこ
とができる。

【００１７】また、エンコーダ異常を保留した場合、モ
ータ制御回路中のトルク指令を０とする請求項１記載の
エンコーダ異常保留方法であり、モータ制御回路中のト
ルク指令を０とする機能を備えるもので、異常なエンコ
ーダ情報による過大なトルク指令の発生を抑え、異常復
帰時の動作をより滑らかにすることができる。

【００１８】また、エンコーダ異常の発生時間を積算
し、その積算値が一定値を超えた場合にはエンコーダ異
常とする請求項１記載のエンコーダ異常保留方法であ
り、エンコーダ異常への耐量を異常発生時間の総量で指
定でき、単発のエンコーダ異常と連続したエンコーダ異
常の判別が可能になる。

【００１９】さらに、エンコーダ異常発生時間の積算値
を、一定時間毎にクリアする請求項６記載のエンコーダ
異常保留方法であり、エンコーダ異常への耐量を異常発
生頻度で指定でき、より精度の高い異常検出・保留判別
が可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００２１】図８において、モータ１に直結されたエン
コーダ２よりモータ位置３が出力される。サーボドライ
バ１４は、これに差分演算４を施し、モータ速度５をフ
ィードバック情報として得、速度指令６と比較する。速
度偏差７に応じて、速度制御器８でトルク指令９を生成
する。このトルク指令９に相当する出力トルクが得られ
るように、電流制御器１０でモータ電流１１を制御す
る。この電流制御の際には、エンコーダ２より極数変換
１２を通じて得られるロータ位置１３が用いられる。

【００２２】エンコーダ異常検出処理１５はエンコーダ
２の異常を検出し、本発明の機能の一部であるトルク指
令遮断手段１６やモータ電流遮断手段１７を起動する。

【００２３】（実施例１）図１は、エンコーダ異常検出
処理１５の処理内容をフローチャートで表したもので、
エンコーダ異常が設定時間以上続いた場合にのみ、モー
タへの通電を遮断する点が従来と異なっており、誘導ノ
イズなどによる短時間のエンコーダ異常を保留にできる
もので、モータの連続運転が可能となる。

【００２４】（実施例２）しかしながら実施例１の場
合、エンコーダ異常保留中にも異常なエンコーダ情報を
元にモータを制御しており、モータの異常動作が発生す
る場合がある。

【００２５】そこで、図２に示すように、エンコーダ異
常保留中はモータ通電を遮断しておく。これにより、保
留中はフリーラン状態となり、異常なエンコーダ情報の
影響によるモータの異常動作を避けることができる。

【００２６】（実施例３）図３に示すように、エンコー
ダ異常保留中に電流制御を正弦波駆動から矩形波制御に
切り替える。通常、起動時を除いて、サーボドライバは
通常正弦波駆動を行っている。そのために必要なロータ
位置情報として、１回転に１回発生するエンコーダＺ相
パルスを基点とした１回転１０００〜１００００パルス
のＡ、Ｂ２相パルスをカウントした値を用いることが多
い。

【００２７】このときエンコーダ異常が発生すると、こ
のＡ、Ｂ２相パルスのカウント値も大きく狂う場合があ
る。その場合、基点となるＺ相パルスが得られるまで
は、最高でモータ１回転の間、モータの異常動作が発生
する可能性がある。

【００２８】そこで、エンコーダ異常発生時に電流制御
器を矩形波駆動に切り替えれば、エンコーダ異常の復帰
時から、エンコーダのＺ相入力を待たずに起動時と同じ
シーケンスで正常なモータ動作を得ることができ、モー
タの異常動作を抑える効果がある。

【００２９】（実施例４）エンコーダ異常の復帰時に
は、トルク指令９やモータ電流１１が乱れることが多
い。これは、エンコーダ異常発生中の異常な位置・速度
情報を、速度制御器８や電流制御器１０内の積分処理が
記憶しており、エンコーダ異常復帰時に実際のモータ位
置・速度と不整合が生ずるためである。

【００３０】これに対し、図４に示すように、エンコー
ダ異常発生中は積分処理を無効（オフ）とすることで、
エンコーダ異常発生中に積分された値をクリアすること
ができるためエンコーダ異常復帰時の滑らかな動作が得
られる。

【００３１】（実施例５）さらに実施例４に関連して、
積分情報についてはエンコーダ異常の種類と時間によっ
ては、モータ動作への影響が少ない場合もある（例えば
前述のエンコーダＺ相断線時、ロータ位置データは狂う
が、モータ速度データは通常Ａ・Ｂ相カウンタより算出
しているため異常が起きない）。

【００３２】そういった場合は積分情報を保持したま
ま、図５のようにトルク指令だけを０（遮断）とするこ
とで、実施例４と同等の効果が得られる場合もある。

【００３３】（実施例６）エンコーダ異常を保留するか
どうかの判定については、実施例１のようなエンコーダ
異常発生時間で判定する方法の他にもバリエーションが
考えられる。

【００３４】例えば、単発のエンコーダ異常は保留した
いが、それが連続した場合には異常を検出したいという
場合には、図６のように、エンコーダ異常発生時間を積
算し、その累積値が設定時間を超えた場合にエンコーダ
異常とすることができる。

【００３５】これにより、エンコーダ異常検出のレベル
を、異常発生時間の累積時間で指定できる。

【００３６】（実施例７）同様に図７のように、エンコ
ーダ異常発生時間の積算値を、一定時間（設定周期）毎
にクリアすると、エンコーダ異常検出のレベルを一定時
間毎の異常発生の頻度で指定することもできる。

【００３７】

【発明の効果】上記の実施例から明らかなように請求項
１、２記載の発明によれば、通常、短時間しか発生しな
いようなエンコーダ異常は保留にするもので、モータの
連続運転が可能となる。

【００３８】また、請求項３記載の発明によれば、矩形
波駆動に切り替えることでロータ位置情報のずれを無視
でき、電流制御ミスによる過電流発生を防止できる。

【００３９】また、請求項４、５記載の発明によれば、
エンコーダ異常保留中および復帰時のモータ速度変動を
抑え、異常発生時も滑らかな連続運転が行える。

【００４０】さらに、請求項６、７記載の発明によれ
ば、エンコーダ異常検出と異常保留のスレッショルドレ
ベルを、累積発生時間と頻度により指定できる。

【００４１】このように、従来ノイズなどでサーボドラ
イブの適用が難しかった悪環境下でも連続運転が可能な
サーボシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図２】本発明の実施例２のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図３】本発明の実施例３のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図４】本発明の実施例４のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図５】本発明の実施例５のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図６】本発明の実施例６のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図７】本発明の実施例７のエンコーダ異常検出処理フ
ローチャート

【図８】モータ駆動装置の代表的な速度制御ブロック図

【図９】従来のエンコーダ異常検出処理フローチャート

【符号の説明】

１ モータ ２ エンコーダ ９ トルク指令 １０ 電流制御器 １４ サーボドライバ １５ エンコーダ異常検出処理

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、モータの位置を検出するエン
   コーダと、モータを速度制御するサーボドライバを備え
   たモータ駆動装置において、エンコーダに異常が発生し
   た時、その異常の発生期間が設定時間以内の場合は、異
   常を保留しモータ駆動を続けることを特徴とするエンコ
   ーダ異常保留方法。
2. 【請求項２】 エンコーダ異常を保留している間、サー
   ボドライバからモータへの電圧印加を行わない請求項１
   記載のエンコーダ異常保留方法。
3. 【請求項３】 エンコーダ異常を保留した場合、サーボ
   ドライバの電流制御方式を正弦波駆動から矩形波駆動に
   切り替える請求項１記載のエンコーダ異常保留方法。
4. 【請求項４】 エンコーダ異常を保留した場合、モータ
   制御回路中の積分項を無効とする請求項１記載のエンコ
   ーダ異常保留方法。
5. 【請求項５】 エンコーダ異常を保留した場合、モータ
   制御回路中のトルク指令を０とする請求項１記載のエン
   コーダ異常保留方法。
6. 【請求項６】 エンコーダ異常の発生時間を積算し、そ
   の積算値が一定値を超えた場合にはエンコーダ異常とす
   る請求項１記載のエンコーダ異常保留方法。
7. 【請求項７】 エンコーダ異常発生時間の積算値を、一
   定時間毎にクリアする請求項６記載のエンコーダ異常保
   留方法。