JP2002354860A - Motor controller provided with function of preventing damage to mechanical apparatus - Google Patents

Motor controller provided with function of preventing damage to mechanical apparatus

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JP2002354860A
JP2002354860A JP2001159861A JP2001159861A JP2002354860A JP 2002354860 A JP2002354860 A JP 2002354860A JP 2001159861 A JP2001159861 A JP 2001159861A JP 2001159861 A JP2001159861 A JP 2001159861A JP 2002354860 A JP2002354860 A JP 2002354860A
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torque
motor
mechanical device
output
load torque
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JP2001159861A
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Inventor
Hiroyoshi Fujita
裕義 藤田
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, if a mechanical apparatus driven by a motor is brought into abnormal operating state due to malfunction of the apparatus, mixing of foreign matter, or the like, load torque is increased and thus driving torque is increased for continuing operation; and this phenomenon induces damage to the malfunctioning part of the apparatus or damage to the mechanical apparatus due to the mixed foreign matter. SOLUTION: The load torque of the mechanical apparatus driven by the motor is computed by a motor controller, and the differentiated value of the load torque is calculated by a differentiator built in the motor controller. The calculated differentiated value of the load torque is compared with a specified abnormal level for differentiated value of load torque as needed. If abnormal increase in load torque due to malfunction of the mechanical apparatus or the like is detected, that is taken as an anomaly in the mechanical apparatus and the motor controller is operated so as to suppress increase in torque command for driving the mechanical apparatus. Thus, damage to the mechanical apparatus is prevented from occurring.

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、電動機を用いて機
械装置を駆動する際、機械装置の異常動作あるいは異物
混入等により通常とは異なる運転状態において、電動機
が機械装置の運転を継続するよう作動することで通常よ
り大きな駆動トルクを発生し、機械装置の異常動作部分
の損傷あるいは混入した異物によって機械装置が損傷す
ることを防止または最小限に抑える機能を有する電動機
制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a mechanical device using an electric motor so that the electric motor continues to operate in an unusual operating state due to abnormal operation of the mechanical device or foreign matter contamination. The present invention relates to an electric motor control device having a function of generating a drive torque larger than usual by operating it, and having a function of preventing or minimizing damage to a mechanical device due to damage to an abnormally operating portion of the mechanical device or foreign matter mixed therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今、電動機により駆動される機械装置
たとえば搬送機械装置、印刷機械装置、各種産業機械装
置において、作業効率向上のため機械装置を無人とした
連続自動運転化が進んでいる。こうした無人化された機
械装置では、運転の障害となる異常の発生を検出し自動
的に停止するように構成されているのが一般的である。
たとえば、機械装置内の可動部等が動作異常により機械
装置の運転を阻害するように作用したり、あるいは異物
が機械装置の回転駆動部分に混入し回転を一時的に停止
するロック現象を引き起こすと、機械装置を駆動してい
る電動機は運転を継続するために正常時よりも大きな駆
動トルクを発生し、機械装置の異常動作部分を損傷した
上で運転を継続する可能性がある。こうした機械装置の
損傷を防止または最小限に抑えるため、従来の方式では
電動機が機械装置を駆動するための負荷トルクを電動機
の電流検出値、電圧検出値および電動機の回転速度をも
とに演算し、演算により求められた負荷トルクが異常に
上昇することを監視し、異常上昇した負荷トルクが所定
の異常レベルに到達すると、電動機の運転を停止する
か、または、電動機の回転速度を急減速するように構成
している。また負荷トルクが異常レベルに到達し、保護
動作となるより以前に電動機が発生する駆動トルクのリ
ミット値を低下させ、保護動作の用意をするための所定
の保護動作開始レベルを設定して機械損傷を低減するよ
うに構成する場合もある。
2. Description of the Related Art In recent years, continuous automatic operation of a machine driven by an electric motor, such as a transport machine, a printing machine, and various industrial machines, has been advanced in order to improve work efficiency by using unmanned machines. In general, such an unmanned mechanical device is configured to detect the occurrence of an abnormality that hinders operation and automatically stop the operation.
For example, when a movable part or the like in a mechanical device acts to obstruct the operation of the mechanical device due to an abnormal operation, or when a locking phenomenon occurs in which a foreign substance is mixed into a rotation driving portion of the mechanical device and the rotation is temporarily stopped. Meanwhile, the electric motor driving the mechanical device generates a larger driving torque than in the normal state in order to continue the operation, and there is a possibility that the abnormal operation portion of the mechanical device may be damaged before continuing the operation. In order to prevent or minimize such mechanical device damage, the conventional method calculates the load torque for the motor to drive the mechanical device based on the current detection value, voltage detection value and motor rotation speed of the motor. Monitoring that the load torque calculated by the calculation abnormally increases, and when the abnormally increased load torque reaches a predetermined abnormal level, stops the operation of the motor or rapidly reduces the rotation speed of the motor. It is configured as follows. Also, the load torque reaches an abnormal level, and the drive torque generated by the electric motor is reduced before the protection operation is started, and a predetermined protection operation start level is set to prepare for the protection operation. In some cases.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の機械装置損傷防止方式では、電動機の電流検出
値、電圧検出値および電動機の回転速度をもとに演算で
求められる負荷トルクまたは電動機の回転数検出手段の
出力と電動機の速度指令値との速度偏差を比例積分制御
することで生成されるトルク指令が、予め設定された所
定の異常レベルに到達することで装置損傷保護を作動さ
せるように構成されている。機械装置を駆動するために
電動機が出力する駆動トルクは、電動機の実回転数と回
転速度指令値との偏差を比例積分制御するトルク指令発
生部で生成されるトルク指令を電動機への電力供給を制
御する電力制御部へ入力することで得られている。いま
機械装置に異常が発生すると、電動機の実回転数と回転
速度指令値とに偏差が生じ、生じた偏差はトルク指令発
生部の比例積分制御によってトルク指令へと変換され
る。しかしながら、比例積分制御を用いて速度偏差をト
ルク指令へ変換する方式の電動機制御方式で、機械装置
損傷防止動作を負荷トルク演算値と所定の異常検出レベ
ルとを比較するように構成する装置においては、負荷ト
ルク演算値が異常検出レベルへ到達するまでに比例積分
制御の応答遅れが必ず生じる。その応答遅れのため、機
械装置の異常動作や異物混入による異常運転を検出する
までの期間は異常状態のまま運転され、保護が作動する
前に機械装置を損傷する可能性があり機械装置の損傷防
止が十分に機能していない場合も生じる。
However, in the conventional mechanical device damage prevention system described above, the load torque or the rotation of the motor which is calculated based on the current detection value and the voltage detection value of the motor and the rotation speed of the motor. A torque command generated by proportionally integrating the speed deviation between the output of the number detection means and the speed command value of the electric motor reaches a predetermined abnormal level set in advance to activate the device damage protection. It is configured. The driving torque output by the motor to drive the mechanical device is based on a torque command generated by a torque command generator for proportionally controlling the deviation between the actual rotation speed of the motor and the rotation speed command value. It is obtained by inputting to the power control unit to be controlled. If an abnormality occurs in the mechanical device, a deviation occurs between the actual rotation speed of the electric motor and the rotation speed command value, and the generated deviation is converted into a torque command by the proportional integral control of the torque command generation unit. However, in a motor control system in which a speed deviation is converted into a torque command using proportional integral control, in a device configured to compare a machine torque damage prevention operation with a load torque calculation value and a predetermined abnormality detection level. However, a response delay of the proportional integral control always occurs until the load torque calculation value reaches the abnormality detection level. Due to the response delay, the machine is operated in an abnormal state until the abnormal operation of the mechanical device or the abnormal operation due to foreign matter is detected, and the mechanical device may be damaged before the protection is activated. In some cases, prevention does not work well.

【0004】また、もう1点の問題点を具体的に、後述
する図2(b)のタイミング図を用いて説明する。図2
中のNは回転速度の時刻による軌跡、τは負荷トルクの
時刻による軌跡である。時刻t0で機械装置に異常が発
生し、負荷トルクが急激に上昇すると電動機の回転速度
が回転速度指令値N0より低下する。回転速度が低下す
るとトルク指令発生部が速度偏差を零とするように作用
し、電動機の発生するトルクも急激に上昇する。この時
電動機が発生するトルクは速度偏差が零となるまで上昇
し、速度偏差が零に到達すると速度偏差が零の状態を維
持できる駆動トルクを発生する。最終的には時刻t2に
おいて負荷トルクτeと同一になる。ここで、負荷トル
クτeが異常検出レベル以上であれば、電動機の運転を
直ちに停止するように電動機制御装置が動作する。図2
(b)時刻t1では回転速度が低下から上昇に変化し回
転速度指令と一致するように回転速度を回復させている
が、時刻t1からt2の期間では異常動作の期間であるに
も係らず運転を継続しようとする電動機は異常検出レベ
ルに至らないまでも、大きな駆動トルクを発生し無理に
機械装置を駆動している領域となる。時刻t1からt2の
期間に電動機が発生する駆動トルクは、機械装置を駆動
するトルクとしては本来不必要なトルクであり、異常動
作により機械装置の運転を阻害している部分に対して負
荷を掛けるトルクに相当する。そのため直ちに機械装置
損傷に至らないとしても、負荷が掛かる部分の摩耗や金
属疲労を助長し結果的に損傷を引き起こす場合も生じ
る。
Another problem will be specifically described with reference to a timing chart shown in FIG. FIG.
In the graph, N is the locus of the rotational speed according to the time, and τ is the locus of the load torque according to the time. At time t0, when an abnormality occurs in the mechanical device and the load torque sharply increases, the rotation speed of the electric motor falls below the rotation speed command value N0. When the rotation speed decreases, the torque command generator acts to reduce the speed deviation to zero, and the torque generated by the electric motor also sharply increases. At this time, the torque generated by the electric motor increases until the speed deviation becomes zero, and when the speed deviation reaches zero, a driving torque capable of maintaining the state where the speed deviation is zero is generated. Eventually, it becomes the same as the load torque τe at time t2. Here, if the load torque τe is equal to or higher than the abnormality detection level, the motor control device operates to immediately stop the operation of the motor. FIG.
(B) At time t1, the rotation speed changes from a decrease to an increase, and the rotation speed is recovered so as to match the rotation speed command. However, during the period from time t1 to t2, the operation is performed in spite of the abnormal operation period. Is a region where a large drive torque is generated and the mechanical device is forcibly driven even if the motor does not reach the abnormality detection level. The driving torque generated by the electric motor during the period from time t1 to time t2 is originally unnecessary torque as the torque for driving the mechanical device, and a load is applied to a portion that hinders the operation of the mechanical device due to abnormal operation. Equivalent to torque. Therefore, even if the mechanical device is not immediately damaged, there may be a case where abrasion of a load-applied portion or metal fatigue is promoted, resulting in damage.

【0005】本発明は、上述した点に鑑みて創案された
もので、その目的とするところは、負荷トルク演算値の
異常検出レベル到達までの応答遅れによる機械装置損傷
防止機能の作動遅れを改善し、機械装置の損傷防止を確
実にかつ誤動作なく作動させることを可能とする機械装
置損傷防止機能を有する電動機制御装置を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to improve the operation delay of a mechanical device damage prevention function due to a response delay until a load torque calculation value reaches an abnormal detection level. It is another object of the present invention to provide a motor control device having a mechanical device damage prevention function capable of operating a mechanical device reliably and without malfunction.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、請求項1において、機械装置を駆動
する電動機の回転数を検出し、電動機の回転数と電動機
の回転速度指令値との偏差を求め、求めた偏差を比例積
分制御して電動機のトルク指令へ変換するように構成
し、得られたトルク指令を電動機への電力供給を制御す
る電力制御部へ入力して電動機より負荷駆動トルクを得
るように構成し、電動機に供給される電流と電圧および
電動機の回転数より電動機の負荷トルクを演算する負荷
トルク演算部を備えた電動機の制御装置において、負荷
トルク演算部の出力を時間微分する微分器と、微分器の
出力と予め設定される所定値とを比較する比較器を備
え、微分器の出力が所定値を越える場合には機械装置の
異常運転状態と判定する信号を比較器よりトルク指令上
昇停止部へ出力し、トルク指令の上昇を止めるように構
成する。請求項2において、機械装置の慣性モーメント
を電動機軸に換算した数値と電動機慣性モーメントとを
合計した合計慣性モーメントと電動機制御装置に設定さ
れている加速時間比率から機械装置の加速時における加
速トルクの上限値を求め、求められた上限値に余裕分を
加算した数値を負荷トルク演算部出力の微分値と比較す
る所定値とするように構成する。
In order to achieve the above object, a means for detecting the number of rotations of a motor for driving a mechanical device according to claim 1 is provided. Is obtained, and the obtained deviation is converted into a torque command of the electric motor by proportional-integral control.The obtained torque command is inputted to a power control unit for controlling the power supply to the electric motor. In a motor control device configured to obtain a load drive torque and including a load torque calculation unit that calculates a load torque of the motor from a current and a voltage supplied to the motor and a rotation speed of the motor, an output of the load torque calculation unit is provided. And a comparator that compares the output of the differentiator with a predetermined value set in advance.If the output of the differentiator exceeds a predetermined value, it is determined that the mechanical device is in an abnormal operation state. Outputs from the comparator a signal to the torque command increases stop, configured to stop the rise of the torque command. The acceleration torque at the time of accelerating the mechanical device based on the total inertia moment obtained by adding the numerical value obtained by converting the inertia moment of the mechanical device to the electric motor shaft and the electric motor inertia moment and the acceleration time ratio set in the electric motor control device. An upper limit value is obtained, and a numerical value obtained by adding a margin to the obtained upper limit value is set as a predetermined value to be compared with the differential value of the output of the load torque calculation unit.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明に係る機械装置損傷
防止機能を有する電動機制御装置の一実施例を示すブロ
ック図であり、図2(a),(b)は機械装置損傷防止の作動
タイミング図、図3はトルク指令発生器のブロック図、
図4は本発明に係る機械装置損傷防止機能の作動時、ト
ルク指令の上昇を停止する回路のブロック図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a motor control device having a function to prevent mechanical device damage according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are operation timing diagrams for preventing mechanical device damage, and FIG. Block diagram of a torque command generator,
FIG. 4 is a block diagram of a circuit for stopping the increase of the torque command when the mechanical device damage prevention function according to the present invention is operated.

【0008】本発明の装置は、図1に示すごとく構成さ
れている。すなわち、請求項1において、電動機1が機
械装置13にカップリングされ、電動機1の負荷となる
機械装置13を駆動する実施例である。回転数検出器2
は電動機1の回転数を検出するように電動機1に直接取り
付けられる。トルク指令発生器5は回転数検出器2の出
力と回転速度指令設定器11の出力より偏差を求め、求
められた偏差を比例積分演算することでトルク指令を生
成する。トルク指令発生器5では、図3に示すように、
回転数検出器2の出力と回転速度指令設定器11の出力
とを減算器51へ入力して偏差Nerrを求める。求めら
れた偏差Nerrは比例積分演算器52へ入力され、偏差
Nerrと比例ゲインKpとの積を演算する比例倍器5
3、偏差Nerrを時定数Kiで時間積分する積分器54
へ入力する。比例積分演算器52は、回転数検出器2の
出力と速度指令設定器11の出力との偏差Nerrが零と
なるようにトルク指令を生成するように作用するもの
で、比例倍器53と積分器54の出力を加算したものが
トルク指令発生器5より出力され、電動機1への電力供
給を制御する電力制御器6へ入力される。電力制御器6
では入力されたトルク指令に相当する駆動トルクを電動
機1が出力するように電力を制御する。
[0008] The apparatus of the present invention is configured as shown in FIG. That is, in the first embodiment, the electric motor 1 is coupled to the mechanical device 13 to drive the mechanical device 13 serving as a load on the electric motor 1. Rotation speed detector 2
Is directly attached to the motor 1 so as to detect the rotation speed of the motor 1. The torque command generator 5 obtains a deviation from the output of the rotation speed detector 2 and the output of the rotation speed command setting device 11, and generates a torque command by performing a proportional integral operation on the obtained deviation. In the torque command generator 5, as shown in FIG.
The output of the rotational speed detector 2 and the output of the rotational speed command setter 11 are input to a subtractor 51 to determine a deviation Nerr. The obtained deviation Nerr is input to a proportional-plus-integral calculator 52, which calculates a product of the deviation Nerr and a proportional gain Kp.
3. Integrator 54 for integrating the error Nerr with time constant Ki over time.
Enter The proportional-integral calculator 52 acts to generate a torque command so that the deviation Nerr between the output of the rotation speed detector 2 and the output of the speed command setting device 11 becomes zero. The sum of the outputs of the devices 54 is output from the torque command generator 5 and input to the power controller 6 that controls the power supply to the electric motor 1. Power controller 6
Then, the electric power is controlled so that the electric motor 1 outputs the driving torque corresponding to the input torque command.

【0009】負荷トルク演算器7は電流検出器3および
電圧検出器4より電動機1へ供給される電流および電圧
の検出値を入力し、電動機1の回転数より負荷トルクを
演算する。この演算された負荷トルク演算値は微分器8
にて負荷トルク微分値となり、負荷トルクの瞬時変化量
としてみなすことができる。負荷トルクの瞬時変化量は
数値が大きいほど急激な負荷トルク変動が機械装置13
に与えられることを示し、機械装置に加わる負担が大き
くなるため、負荷トルク瞬時変化量が所定値に制限可能
となるように比較器9とトルク指令上昇停止回路10で
構成する。比較器9において、負荷トルク瞬時変化量と
トルク微分値異常レベル設定器12に予め設定される異
常レベル設定値とを比較し、負荷トルク瞬時変化量が異
常レベルを越える場合には機械装置異常動作と判定して
トルク指令上昇停止回路10に異常信号を出力する。ト
ルク微分値異常レベル設定器12の設定量については、
機械装置各部品の機械的および構造的な剛性より算出し
た損傷レベルを設定する。次に図4に示すように、トル
ク指令上昇停止回路10が機械装置異常動作信号を入力
すると、スイッチ101をB点側に切替えトルク指令が
更に上昇しないように作動し、トルク指令発生器5の出
力が直接電力制御器6へ出力されないようにする。図4
のトルク指令上昇停止回路ブロック図では、トルク指令
を保持する構成例を示しているが、本発明の方式では負
荷トルク微分値の異常レベルに到達したことにより電動
機1の駆動トルク指令の上昇を止めるように作動してい
るため、電動機制御装置の運転を継続したとしても電動
機1の出力トルクが機械損傷に至るレベルまで上昇する
ことがなく、機械装置を損傷することはない。
The load torque calculator 7 receives the detected values of the current and the voltage supplied to the motor 1 from the current detector 3 and the voltage detector 4 and calculates the load torque from the rotation speed of the motor 1. The calculated load torque value is calculated by the differentiator 8.
And the load torque differential value can be regarded as an instantaneous change amount of the load torque. The larger the numerical value of the instantaneous change amount of the load torque is, the more suddenly the load torque change
Since the load applied to the mechanical device is increased, the comparator 9 and the torque command rise / stop circuit 10 are configured so that the instantaneous change amount of the load torque can be limited to a predetermined value. The comparator 9 compares the instantaneous change amount of the load torque with the abnormal level set value preset in the torque differential value abnormal level setting unit 12, and when the instantaneous change amount of the load torque exceeds the abnormal level, the mechanical device malfunctions. And outputs an abnormal signal to the torque command rise stop circuit 10. Regarding the set amount of the torque differential value abnormal level setter 12,
Set the damage level calculated from the mechanical and structural rigidity of each part of the machine. Next, as shown in FIG. 4, when the torque command rise stop circuit 10 receives the mechanical device abnormal operation signal, the switch 101 is switched to the point B to operate so that the torque command does not further rise, and the torque command generator 5 The output is prevented from being directly output to the power controller 6. Figure 4
In the block diagram of the torque command rise stop circuit, a configuration example for holding the torque command is shown. However, in the method of the present invention, the drive torque command of the electric motor 1 is stopped from rising when the load torque differential value reaches an abnormal level. Thus, even if the operation of the electric motor control device is continued, the output torque of the electric motor 1 does not increase to a level that causes mechanical damage, and the mechanical device is not damaged.

【0010】前述した各部の動作を図2(a)のタイミ
ング図により説明する。タイミング図において、Nは電
動機1の回転速度の時刻による軌跡、τは負荷トルク演
算値の時刻による軌跡、Δτは負荷トルク微分値の時刻
による軌跡である。時刻t0で機械装置に異常が発生
し、負荷トルクが急激に上昇すると電動機1の回転速度
が回転速度指令値N0より低下する。回転速度が低下す
るとトルク指令発生器5が速度偏差を零とするように作
用し、電動機1の発生するトルクも急激に上昇する。時
刻t0より負荷トルクが上昇すると微分器8がΔτのよ
うに出力される。微分器8は負荷トルク演算値の瞬時瞬
時の変化量を示すもので、タイミング図のように負荷ト
ルクが上昇する場合に出力が表れる。すなわち、微分器
8の出力を監視することで機械装置に起こるわずかな変
化も容易に検出することが可能となる。さらに負荷トル
クが上昇を継続し時刻t3において、微分器8の出力と所
定のトルク微分値異常レベルΔτLとが比較器9にて比
較された結果、微分器8の出力がトルク微分値異常レベ
ルΔτLを超える場合には比較器9よりトルク指令上昇
停止回路10に異常信号を出力する。トルク指令上昇停
止回路10では比較器9より異常動作信号を入力する
と、スイッチ101をB点側に移動し、トルク指令の上
昇を停止するように作動する。
The operation of each unit described above will be described with reference to the timing chart of FIG. In the timing chart, N is the locus of the rotation speed of the electric motor 1 according to time, τ is the locus of the load torque calculation value at time, and Δτ is the locus of the load torque differential value at time. At time t0, when an abnormality occurs in the mechanical device and the load torque sharply increases, the rotation speed of the electric motor 1 becomes lower than the rotation speed command value N0. When the rotation speed decreases, the torque command generator 5 acts to make the speed deviation zero, and the torque generated by the electric motor 1 also sharply increases. When the load torque increases from time t0, the differentiator 8 outputs the signal as Δτ. The differentiator 8 indicates the instantaneous change amount of the load torque calculation value, and an output appears when the load torque increases as shown in the timing chart. That is, the differentiator
By monitoring the output of 8, it is possible to easily detect even small changes occurring in the mechanical device. Further, the load torque continues to increase, and at time t3, the output of the differentiator 8 is compared with the predetermined torque differential value abnormal level ΔτL by the comparator 9, and as a result, the output of the differentiator 8 becomes the torque differential value abnormal level ΔτL Is exceeded, the comparator 9 outputs an abnormal signal to the torque command rise stop circuit 10. When an abnormal operation signal is input from the comparator 9, the torque command increase stop circuit 10 moves the switch 101 to the point B side to operate to stop the increase of the torque command.

【0011】さらに異常状態での運転を継続すると、電
動機1の回転速度が時刻t4で零回転となる。これは時
刻t3において、トルク指令値がτBで上昇を停止するよ
うに作動したためであり、機械装置の異常による負荷ト
ルク増加分を駆動するためのトルクを電動機1が出力で
きなくなっているためである。時刻t4で電動機1の回
転が零回転となり、零回転での運転時間が所定の一定時
刻を経過した時刻t5に至ると電動機制御装置20が運
転を自動的に停止する。時刻t5では電動機制御装置2
0の運転停止により比較器9の異常信号出力を停止する
とともに、トルク指令上昇停止回路10のスイッチ10
1を正常状態であるA点側に戻し、機械装置の異常運転
を引き起こした障害を取り除いた後、直ちに運転再開が
可能となるように構成している。
When the operation in the abnormal state is continued, the rotation speed of the electric motor 1 becomes zero at time t4. This is because, at time t3, the torque command value was operated so as to stop increasing at τB, and the motor 1 was unable to output a torque for driving an increase in load torque due to an abnormality in the mechanical device. . At time t4, the rotation of the motor 1 becomes zero, and when the operation time at the zero rotation reaches time t5 at which a predetermined time has passed, the motor control device 20 automatically stops the operation. At time t5, the motor control device 2
0, the output of the abnormal signal of the comparator 9 is stopped, and the switch 10 of the torque command rise stop circuit 10 is stopped.
1 is returned to the normal point A side, and after the trouble that caused the abnormal operation of the mechanical device is removed, the operation can be restarted immediately.

【0012】請求項2においては、負荷トルク演算器7
出力を微分した数値と比較する所定値について、機械装
置13の慣性モーメントJcを電動機軸に換算した数値J
mcと電動機1の慣性モーメントJmとを合計した全体
の慣性モーメントJと、電動機制御装置20に設定され
ている電動機1を増速する際の加速時間比率ΔNから機
械装置13の加速時における加速トルクの最大値を求
め、求められた最大値に制御余裕分を加算した数値をト
ルク微分値異常レベル設定器12に設定する。加速時間
比率ΔNと全体慣性モーメントJmより加速時の負荷ト
ルクは次に示す式(1)となる。 J × ΔN = τm + τL ・・・・・(1) ここで、τmは電動機1の駆動トルク、τLは機械装置
の負荷トルクである。電動機制御装置20においては、
加速時間比率ΔNは運転操作前に設定されるため、運転
操作中に突然加速時間が変化することはない。したがっ
て総合慣性モーメントJと加速時間比率ΔNが予め判明し
ていれば、機械装置13を最短時間で加速する際に必要
なトルク増加比率が機械装置13の負荷トルク微分値の
最大値Δτmaxとなる。よって、トルク微分値異常レベ
ル設定器12には前記Δτmaxに制御余裕分を加算した
数値を設定するように構成する。これにより運転操作前
に機械装置13の加速時間比率ΔNを変更した場合で
も、電動機制御装置20によりトルク微分値異常レベル
設定器12へトルク微分値異常レベルが自動で設定さ
れ、機械装置の損傷防止レベルを自動的に修正すること
が可能となる。
In the second aspect, the load torque calculator 7
For a predetermined value to be compared with a numerical value obtained by differentiating the output, a numerical value J obtained by converting the moment of inertia Jc of the mechanical device 13 into a motor shaft.
The acceleration torque at the time of acceleration of the mechanical device 13 is determined from the total inertia moment J obtained by adding the mc and the inertia moment Jm of the electric motor 1 and the acceleration time ratio ΔN set when the electric motor 1 is increased. Is obtained, and a numerical value obtained by adding a control margin to the obtained maximum value is set in the torque differential value abnormal level setting unit 12. Based on the acceleration time ratio ΔN and the total moment of inertia Jm, the load torque during acceleration is given by the following equation (1). J × ΔN = τm + τL (1) where τm is the drive torque of the electric motor 1 and τL is the load torque of the mechanical device. In the motor control device 20,
Since the acceleration time ratio ΔN is set before the driving operation, the acceleration time does not suddenly change during the driving operation. Therefore, if the total moment of inertia J and the acceleration time ratio ΔN are known in advance, the torque increase ratio required for accelerating the mechanical device 13 in the shortest time is the maximum value Δτmax of the load torque differential value of the mechanical device 13. Therefore, the torque differential value abnormal level setter 12 is configured to set a numerical value obtained by adding a control margin to the Δτmax. As a result, even when the acceleration time ratio ΔN of the mechanical device 13 is changed before the driving operation, the torque differential value abnormal level is automatically set in the torque differential value abnormal level setting unit 12 by the motor control device 20 to prevent damage to the mechanical device. The level can be automatically corrected.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
械装置を駆動する電動機の回転数と電動機の回転速度指
令値との偏差より電動機のトルク指令を演算し電動機制
御部より負荷駆動トルクを得て、電動機に供給される電
流と電圧および電動機の回転数より負荷トルクを演算す
る電動機の制御装置に、負荷トルクの演算値を時間微分
する微分器の出力と所定値とを比較し、負荷トルク演算
値の微分量が所定値を越える場合には機械装置の異常運
転状態と判定し、トルク指令出力の上昇を止めるように
構成する。この構成により、機械装置に動作異常や異物
混入によるロック現象が発生する時点より負荷トルクの
異常上昇を応答遅れなく監視することが可能となり、電
動機の出力トルクが機械装置を損傷させるような異常レ
ベル到達以前にトルク指令の上昇を抑制し、機械装置の
損傷を未然に防止することが可能となり、実用上、極め
て有用性の高いものである。
As described above, according to the present invention, the torque command of the motor is calculated from the difference between the rotation speed of the motor driving the mechanical device and the rotation speed command value of the motor, and the load driving torque is calculated by the motor control unit. To the motor control device that calculates the load torque from the current and voltage supplied to the motor and the number of revolutions of the motor, and compares the output of the differentiator that temporally differentiates the calculated value of the load torque with a predetermined value, When the differential value of the load torque calculation value exceeds a predetermined value, it is determined that the mechanical device is in an abnormal operation state, and the increase in the torque command output is stopped. With this configuration, it is possible to monitor the abnormal rise of the load torque without delay in response from the point in time when the lock phenomenon occurs due to the operation abnormality or the entry of foreign matter into the mechanical device. It is possible to suppress an increase in the torque command before the arrival, and to prevent damage to the mechanical device, which is extremely useful in practical use.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の動作タイミング図である。FIG. 2 is an operation timing chart of the present invention.

【図3】本発明のトルク指令発生器のブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a torque command generator according to the present invention.

【図4】本発明のトルク指令上昇停止回路のブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram of a torque command rise stop circuit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・電動機 2・・・回転数検出器 3・・・電流検出器 4・・・電圧検出器 5・・・トルク指令発生器 6・・・電動機の電力制御器 7・・・負荷トルク演算器 8・・・微分器 9・・・比較器 10・・・トルク指令上昇停止回路 11・・・回転速度指令設定器 12・・・トルク微分値異常レベル設定器 13・・・機械装置 20・・・電動機制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motor 2 ... Rotation speed detector 3 ... Current detector 4 ... Voltage detector 5 ... Torque command generator 6 ... Electric power controller 7 ... Load torque Computing unit 8: Differentiator 9: Comparator 10: Torque command rise / stop circuit 11: Rotational speed command setting device 12: Torque differential value abnormal level setting device 13: Mechanical device 20 ... Electric motor control devices

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機械装置を駆動する電動機と、該電動機
の回転数を検出する回転数検出手段と、前記電動機へ供
給される電流および電圧を検出する電流検出手段および
電圧検出手段と、前記回転数検出手段の出力と前記電動
機の回転速度指令値との偏差を求め、該偏差を比例積分
制御することで前記電動機のトルク指令を生成するトル
ク指令発生部と、該トルク指令発生部の出力より前記電
動機への電力供給を制御する電力制御部と、前記電流検
出手段の出力および電圧検出手段の出力と前記回転数検
出手段の出力より電動機の負荷トルクを演算する負荷ト
ルク演算部とからなる電動機の制御装置において、 前記負荷トルク演算部の出力を時間微分する微分器と、
該微分器の出力と予め設定されるトルク微分値異常レベ
ルの所定値とを比較する比較器と、前記比較器より出力
される機械装置異常信号を入力して前記トルク指令発生
部の出力上昇を停止するトルク指令上昇停止回路とを設
け、 機械装置の動作異常等による電動機回転数の減少を前記
回転数検出器にて検知し、電動機回転数が回転速度指令
値に追従するように前記トルク指令発生部が作動すると
き、前記微分器より負荷トルクの傾斜を示す負荷トルク
微分値を求め、前記比較器にて負荷トルク微分値と前記
トルク微分値異常レベルの所定値とを比較し、負荷トル
ク微分値がトルク微分値異常レベルの所定値を越える場
合には、前記トルク指令上昇停止回路が機械装置異常信
号を前記比較器より入力するように構成したことを特徴
とする機械装置損傷防止機能を有する電動機制御装置。
An electric motor for driving a mechanical device; a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the electric motor; a current detecting means and a voltage detecting means for detecting a current and a voltage supplied to the electric motor; A torque command generator for generating a torque command for the electric motor by calculating a deviation between the output of the number detection means and the rotational speed command value of the electric motor, and performing a proportional integral control of the deviation; An electric motor comprising: a power control unit for controlling power supply to the electric motor; and a load torque calculating unit for calculating a load torque of the electric motor based on an output of the current detecting unit, an output of the voltage detecting unit, and an output of the rotation speed detecting unit. A differentiator for differentiating the output of the load torque calculator over time;
A comparator for comparing the output of the differentiator with a predetermined value of a torque differential value abnormality level set in advance; and a mechanical device abnormality signal output from the comparator being input to increase the output of the torque command generator. A torque command increase / stop circuit for stopping the motor, a decrease in the motor rotation speed due to an abnormal operation of a mechanical device or the like is detected by the rotation speed detector, and the torque command is set so that the motor rotation speed follows the rotation speed command value. When the generator is operated, a load torque differential value indicating the slope of the load torque is obtained from the differentiator, and the load torque differential value is compared with a predetermined value of the torque differential value abnormal level by the comparator. When the differential value exceeds a predetermined value of the torque differential value abnormality level, the torque command rise / stop circuit is configured to input a mechanical device abnormality signal from the comparator. A motor control device that has a function to prevent installation damage.
【請求項2】 負荷トルク演算部の出力を時間微分する
微分器の出力と比較する所定値を、電動機の慣性モーメ
ントと機械装置の慣性モーメントを電動機軸に換算した
数値との合計慣性モーメントと、電動機制御装置に設定
されている加速時間比率より機械装置の加速時における
加速トルクの上限値を求め、該上限値に余裕分を加算し
た数値とする請求項1記載の機械装置損傷防止機能を有
する電動機制御装置。
A predetermined value for comparison with an output of a differentiator for time-differentiating an output of the load torque calculating unit; and a total inertia moment of a motor inertia moment and a numerical value obtained by converting an inertia moment of a mechanical device into a motor shaft; 2. The mechanical device damage prevention function according to claim 1, wherein an upper limit value of the acceleration torque at the time of acceleration of the mechanical device is obtained from an acceleration time ratio set in the electric motor control device, and a value obtained by adding a margin to the upper limit value is obtained. Motor control device.
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