JP2002350184A - Failure detection method for encoder for ac servo - Google Patents

Failure detection method for encoder for ac servo

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JP2002350184A
JP2002350184A JP2001157213A JP2001157213A JP2002350184A JP 2002350184 A JP2002350184 A JP 2002350184A JP 2001157213 A JP2001157213 A JP 2001157213A JP 2001157213 A JP2001157213 A JP 2001157213A JP 2002350184 A JP2002350184 A JP 2002350184A
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JP
Japan
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phase
encoder
failure
servo
motor
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JP2001157213A
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Atsufumi Watanabe
敦文 渡辺
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure diagnostic method for an encoder for an AC servo in which the failure of the encoder can be diagnosed surely by checking a counter value. SOLUTION: The failure detection method for the encoder for the AC servo comprises three pole sensor signals U, V, W synchronized with a phase A, a phase B and three-phase magnetic poles of a motor. When one phase from among the phase A and the phase B or both are out of order, a phase-A counter value and a phase-B counter value 11 which are latched 1 whenever the pole sensor signals U, V, W are changed are read out so as to be compared with previous values, the rotation of the motor is judged, and the failure at the phase A and the phase B is detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ACサーボ用コン
トローラのエンコーダ故障診断方法に関する。
The present invention relates to a method for diagnosing an encoder failure of an AC servo controller.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のACサーボコントローラは、図4
に示すように分解能パルスと呼ばれるA、B相(例え
ば、1000P/R、2000P/R等)と、図5に詳
細なタイムチャートを示すそれぞれのモータの3相磁極
U、V、Wに同期した3つのポールセンサの出力信号
U、V、Wとを有している。通常、ACサーボモータは
A、B相の分解能パルスにより位置カウンタ11をアッ
プダウンすることによって、図6の制御ブロック図に示
すように、この検出値をfbデータとして速度・位置制
御ループを構成してサーボ・モータを制御している。こ
こで、A、B相のうち1相が故障し、Lowレベルに固
定されパルスが出力されなくなった場合を考えると、図
7に示すように正常時は1〜13と増加するカウンタ値
が、図8に示すように、どんなにモータが回転してもカ
ウンタ値は±1を繰り返して、それ以上カウントアップ
又はカウントダウンすることが無くなる。こうなるとA
Cサーボコントローラ10がモータを回転させようとし
て電流を流しても、ACサーボコントローラはモータの
位置が変化していないと判断してしまい、さらに電流を
流すようになり、本来の指令位置とは異なる位置まで回
転してしまって、最悪の場合はモータが暴走することに
なる。
2. Description of the Related Art A conventional AC servo controller is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the A and B phases (for example, 1000 P / R, 2000 P / R, etc.) referred to as resolution pulses are synchronized with the three-phase magnetic poles U, V, and W of the respective motors whose detailed time chart is shown in FIG. It has output signals U, V, W of three pole sensors. Normally, the AC servomotor forms a speed / position control loop by using this detected value as fb data as shown in the control block diagram of FIG. 6 by raising and lowering the position counter 11 by the A and B phase resolution pulses. Is controlling the servo motor. Here, considering the case where one of the phases A and B fails and the pulse is fixed to the low level and the pulse is not output, the counter value which increases from 1 to 13 in the normal state as shown in FIG. As shown in FIG. 8, no matter how the motor rotates, the counter value repeats ± 1, and there is no more count-up or count-down. When this happens A
Even if the C servo controller 10 applies a current to rotate the motor, the AC servo controller determines that the position of the motor has not changed, and further supplies the current, which is different from the original command position. In the worst case, the motor runs out of control.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、素子不良や外来ノイズ等により故障してしま
うと暴走を回避する方法が無く、産業用ロボットやNC
装置などの大型機械では装置の破壊や人身事故につなが
る危険性があるという問題があった。そこで、本発明
は、ポールセンサ信号が変化する毎にラッチするA、B
相カウンタ値を読取り前回の値と比較してモータの回転
を判断することから、正確にエンコーダの故障を検出し
て暴走を防止できるACサーボ用エンコーダの故障検出
方法を提供することを目的としている。
However, in the above-mentioned conventional example, there is no method for avoiding runaway when a failure occurs due to an element failure, external noise, or the like.
There is a problem that a large machine such as a device may lead to destruction of the device or personal injury. Therefore, according to the present invention, A and B latch each time the pole sensor signal changes.
An object of the present invention is to provide a method for detecting a failure of an AC servo encoder capable of accurately detecting a failure of an encoder and preventing runaway by determining a rotation of a motor by reading a phase counter value and comparing with a previous value. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、A、B相とモータの3相
磁極に同期した3つのポールセンサ信号を有するACサ
ーボ用エンコーダの故障検出方法において、A、B相の
うち1相または両方とも故障した場合に、ポールセンサ
信号が変化する毎にラッチしたA、B相カウンタ値を読
取り、前回の値と比較してモータの回転を判断し、A、
B相の故障を検出することを特徴としている。また、請
求項2に記載の発明は、前記最初のラッチA、B相カウ
ンタ値X1と次のA、B相カウンタ値X2を比較してモ
ータの回転を判断する際に、X=X2−X1、−1≦X
≦+1、の場合は故障と判断することを特徴としてい
る。このACサーボ用エンコーダの故障検出方法によれ
ば、エンコーダが正常時には図7に示すようにカウンタ
値が1〜13というように増加(インクリメント)する
ため、図8に示す故障時には、カウンタ値は±1の間を
動くのみで増加(インクリメント)しなくなる。したが
って、今回のカウンタ値X2と前回のカウント値X1の
比較値が±1以内、つまり、X=X2−X1として、−
1≦X≦+1の場合は故障と判定できる。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an AC servo encoder having three pole sensor signals synchronized with A, B phases and three phase magnetic poles of a motor. When one or both of the phases A and B fail, the latched A and B phase counter values are read each time the pole sensor signal changes, and compared with the previous values, Judging rotation, A,
It is characterized by detecting a B-phase failure. The invention according to claim 2 is characterized in that when the first latch A and B phase counter values X1 are compared with the next A and B phase counter values X2 to determine the rotation of the motor, X = X2-X1 , -1 ≦ X
In the case of ≤ + 1, it is characterized that a failure is determined. According to the failure detection method of the AC servo encoder, when the encoder is normal, the counter value increases (increments) from 1 to 13 as shown in FIG. 7. Therefore, when the failure is shown in FIG. Just moving between 1 will not increase. Therefore, the comparison value between the current counter value X2 and the previous count value X1 is within ± 1, that is, X = X2−X1, and −
If 1 ≦ X ≦ + 1, it can be determined that a failure has occurred.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に
係るACサーボ用エンコーダの故障検出方法の構成図で
ある。図2は図1に示すエンコーダの信号のタイムチャ
ートである。図3は図1に示すエンコーダの故障検出方
法のフローチャートである。図1において、図4に示し
た従来図と異なる構成は、ポールセンサ信号のエッジを
検出するための微分回路2と、ポールセンサ信号のエツ
ジによってカウンタ値をラッチするためのラッチ回路1
が追加されている点である。その他のACサーボコント
ローラを構成するマイコン10、位置カウンタ11は同
一である。つぎに、動作について説明する。今、ACサ
ーボコントローラがモータへ回転指令を与え、モータに
電流を流してモータが回転し始めたとする。図2に示す
ポールセンサエッジ(a)が来た時に、マイコン10は
ポールセンサU、V、Wの状態(U=Hi、V=Lo
w、W=Low)を読み、(a)でラッチ回路1でラッ
チしたA、B相カウンタの値をX1として記憶する。そ
して、次に来たポールセンサエッジ(b)で又、ポール
センサU、V、Wの状態(U=Hi、V=Hi、W=L
ow)を読み、(b)でラッチしたA、B相カウンタの
値をX2として記憶する。X1とX2を比較し、±1よ
り大きければ正常として、X2の値をX1として記憶
し、元のX1の値は捨てて、次のポールセンサエッジを
待つ。比較値が±1以内の場合はアラームとする。この
場合は、B相が故障しているケースなので、カウンタ値
は図8のように±1より小さいので、必ずアラームとな
り故障を検知できる。次に、電源投入後にマイコン10
が監視処理として実行する故障検出ルーチンについて、
図3を参照して詳細に説明する。先ず、ポールセンサ信
号U、V、Wのエッジ割込みを行う(S100)。割込
み回数を確認する。電源投入後の最初の割込みか、を判
断する(S101)。初回ならば、A、Bラッチカウン
タを読み込み(S102)、カウンタ値をX1として記
憶する(S103)。これが(a)点の処理である。S
101の判断で割込みが2回目以降の場合は、(a)点
から(b)点に移動しているか、を判断する(S10
4)。(b)に移動している場合は、またA、Bラッチ
カウンタを読み込み、カウンタ値をX2として記憶する
(S105)。次に、カウンタ値の比較として、X=X
2−X1、を求め、Xが、−1≦X≦+1内か、を判定
する(S106)。−1≦X≦+1の場合はアラーム処
理により警告する。又、−1≦X≦+1以上の場合は正
常として、X2を新しいX1に入れ替えて記憶する(S
107)。こうして故障診断ルーチンが終了したら、エ
ンコーダは正常と判断して、図6に示すように位置指令
に基づいて定常運転を開始する。モータの回転をエンコ
ーダで検出したカウント値をフィードバック(Pfb)
して位置指令Paとの偏差から、位置制御部で速度指令
Vaを出力する。速度制御部ではエンコーダ値から速度
フィードバック値を微分して速度指令Vaとの偏差を求
めて電流指令Iaを出力する。電流制御部ではインバー
タに印加する電圧指令を出力してモータを駆動する。こ
のように位置制御ループ、速度制御ループをエンコーダ
出力により構成してサーボ制御を行う。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a failure detection method for an AC servo encoder according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time chart of the signals of the encoder shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart of the encoder failure detection method shown in FIG. In FIG. 1, the configuration different from the conventional diagram shown in FIG. 4 is that a differentiating circuit 2 for detecting an edge of a pole sensor signal and a latch circuit 1 for latching a counter value by an edge of the pole sensor signal.
Is added. The other components of the microcomputer 10 and the position counter 11 constituting the AC servo controller are the same. Next, the operation will be described. Now, it is assumed that the AC servo controller gives a rotation command to the motor, passes a current to the motor, and the motor starts to rotate. When the pole sensor edge (a) shown in FIG. 2 comes, the microcomputer 10 determines the state of the pole sensors U, V, W (U = Hi, V = Lo).
w, W = Low), and the values of the A and B phase counters latched by the latch circuit 1 in (a) are stored as X1. Then, at the next pole sensor edge (b), the state of the pole sensors U, V, W (U = Hi, V = Hi, W = L)
ow), and the values of the A and B phase counters latched in (b) are stored as X2. X1 is compared with X2. If it is larger than ± 1, it is regarded as normal, the value of X2 is stored as X1, the original value of X1 is discarded, and the next pole sensor edge is awaited. If the comparison value is within ± 1, it will be an alarm. In this case, since the phase B is faulty, the counter value is smaller than ± 1 as shown in FIG. 8, so that an alarm always occurs and a fault can be detected. Next, after the power is turned on, the microcomputer 10
About the failure detection routine executed as monitoring processing by
This will be described in detail with reference to FIG. First, an edge interruption of the pole sensor signals U, V, W is performed (S100). Check the number of interrupts. It is determined whether the interrupt is the first interrupt after the power is turned on (S101). If it is the first time, the A and B latch counters are read (S102), and the counter value is stored as X1 (S103). This is the process at point (a). S
If the interruption is the second or later in the judgment of 101, it is judged whether or not the point (a) has moved to the point (b) (S10).
4). If it has moved to (b), the A and B latch counters are read, and the counter value is stored as X2 (S105). Next, as a comparison of the counter values, X = X
2−X1, and it is determined whether X is within −1 ≦ X ≦ + 1 (S106). If −1 ≦ X ≦ + 1, a warning is issued by alarm processing. If −1 ≦ X ≦ + 1 or more, it is regarded as normal, and X2 is replaced with new X1 and stored.
107). When the failure diagnosis routine is completed, the encoder determines that the encoder is normal, and starts a steady operation based on the position command as shown in FIG. Feedback count value of motor rotation detected by encoder (Pfb)
Then, the position controller outputs a speed command Va based on the deviation from the position command Pa. The speed controller differentiates the speed feedback value from the encoder value to obtain a deviation from the speed command Va, and outputs a current command Ia. The current control unit outputs a voltage command to be applied to the inverter to drive the motor. Thus, the servo control is performed by configuring the position control loop and the speed control loop with the encoder output.

【0006】[0006]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ACサーボコントローラはポールセンサ信号が変化する
度に、ラッチしたA、B相カウンタの値X2を読取り前
回のカウンタ値X1と比較してモータの回転を判断する
ことによって、A、B相の故障を確実に検出してモータ
の暴走を防止できるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
Whenever the pole sensor signal changes, the AC servo controller reads the latched value of the A and B phase counters X2 and compares it with the previous counter value X1 to determine the rotation of the motor, thereby detecting the failure of the A and B phases. There is an effect that the motor can be prevented from running away by reliably detecting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るACサーボ用エンコ
ーダの故障診断方法の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a failure diagnosis method for an AC servo encoder according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すエンコーダの信号のタイムチャート
である。
FIG. 2 is a time chart of signals of the encoder shown in FIG. 1;

【図3】図1に示すエンコーダの故障診断方法のフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart of the encoder failure diagnosis method shown in FIG. 1;

【図4】従来のACサーボ用エンコーダの構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional AC servo encoder.

【図5】図4に示すエンコーダの信号のタイムチャート
である。
FIG. 5 is a time chart of signals of the encoder shown in FIG. 4;

【図6】図4に示すエンコーダを用いたサーボ制御ブロ
ック図である。
FIG. 6 is a servo control block diagram using the encoder shown in FIG. 4;

【図7】図4に示すエンコーダの正常時のAB相カウン
タ値を示す図である。
7 is a diagram showing an AB phase counter value when the encoder shown in FIG. 4 is normal.

【図8】図7に示すエンコーダの故障時のカウンタ値を
示す図である。
8 is a diagram showing a counter value at the time of failure of the encoder shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ラッチ回路 2 微分回路 10 マイコン 11 カウンタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Latch circuit 2 Differentiator circuit 10 Microcomputer 11 Counter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 A、B相とモータの3相磁極に同期した
3つのポールセンサ信号を有するACサーボ用エンコー
ダの故障検出方法において、 A、B相のうち1相または両方とも故障した場合に、ポ
ールセンサ信号が変化する毎にラッチしたA、B相カウ
ンタ値を読取り、前回の値と比較してモータの回転を判
断しA、B相の故障を検出することを特徴とするACサ
ーボ用エンコーダの故障検出方法。
1. A method of detecting a failure of an AC servo encoder having three pole sensor signals synchronized with the A and B phases and a three-phase magnetic pole of a motor, the method comprising the steps of: The AC servo servo is characterized by reading the latched values of the A and B phases each time the pole sensor signal changes, comparing the value with the previous value to determine the rotation of the motor, and detecting a failure in the A and B phases. Encoder failure detection method.
【請求項2】 前記最初のラッチA、B相カウンタ値X
1と次のA、B相カウンタ値X2を比較してモータの回
転を判断する際に、X=X2−X1、−1≦X≦±1、
の場合は故障と判断することを特徴とする請求項1に記
載のACサーボ用エンコーダの故障検出方法。
2. The first latch A, B phase counter value X
When determining the rotation of the motor by comparing 1 with the next A and B phase counter values X2, X = X2-X1, -1 ≦ X ≦ ± 1,
2. The failure detection method for an AC servo encoder according to claim 1, wherein the failure is determined in the case of (1).
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