JP2003131701A - 重力軸の落下を防止するサーボモータ制御装置 - Google Patents
重力軸の落下を防止するサーボモータ制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非常停止時等において、ブレーキ装置のバッ
クラッシに起因する重力軸の落下を防止する。 【解決手段】 非常停止信号が入力されたとき（（ａ）
のｔ0）、機械の重力軸を駆動するサーボモータに重力
軸を所定量だけ上昇させる指令を与える(（ｂ）のｔ
1)。かつ、ブレーキ装置によって重力軸にブレーキをか
けるように指令する(（c）のｔ1)。所定時間後にサーボ
モータの励磁を解く(（ｄ）のｔ３)。ブレーキ作動開始
指令（ｔ1）から実際にブレーキがかかる時間（ｔ2）ま
で時間遅れがある。しかし、重力軸は非常停止等の指令
が入力された時点の位置より上昇した位置でブレーキが
かかることになる。サーボモータの励磁が解かれブレー
キ装置のバックラッシ分重力軸が落下しても、先に上昇
させた分に吸収され、重力軸の落下による他のものとの
衝突や干渉発生を防止できる(（ｅ）参照)。
クラッシに起因する重力軸の落下を防止する。 【解決手段】 非常停止信号が入力されたとき（（ａ）
のｔ0）、機械の重力軸を駆動するサーボモータに重力
軸を所定量だけ上昇させる指令を与える(（ｂ）のｔ
1)。かつ、ブレーキ装置によって重力軸にブレーキをか
けるように指令する(（c）のｔ1)。所定時間後にサーボ
モータの励磁を解く(（ｄ）のｔ３)。ブレーキ作動開始
指令（ｔ1）から実際にブレーキがかかる時間（ｔ2）ま
で時間遅れがある。しかし、重力軸は非常停止等の指令
が入力された時点の位置より上昇した位置でブレーキが
かかることになる。サーボモータの励磁が解かれブレー
キ装置のバックラッシ分重力軸が落下しても、先に上昇
させた分に吸収され、重力軸の落下による他のものとの
衝突や干渉発生を防止できる(（ｅ）参照)。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】工作機械、産業機械の送り
軸、産業用ロボットのアーム等で、サーボモータによっ
て駆動され、かつ非常停止状態等では、重力による落下
防止のためにメカニカルなブレーキを用いる機械のサー
ボモータ制御装置に関する。
軸、産業用ロボットのアーム等で、サーボモータによっ
て駆動され、かつ非常停止状態等では、重力による落下
防止のためにメカニカルなブレーキを用いる機械のサー
ボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械、産業機械の送り軸、産業用ロ
ボットのアーム等の軸(可動体)をサーボモータで駆動制
御する機械においては、サーボモータによってその位置
が制御され、指令位置を保持する機構となっている。サ
ーボモータの制御(励磁)状態から、非常停止，停電、あ
るいはその他の操作によって、非制御状態（非励磁状
態）となった場合、この制御軸に外力が加わっていると
その軸は移動することになる。特に、重力が作用する軸
(以下重力軸という)については，常に重力が作用してお
り、この重力軸を制御するサーボモータの励磁が解かれ
非制御状態となると、当該重力軸は落下することにな
る。
ボットのアーム等の軸(可動体)をサーボモータで駆動制
御する機械においては、サーボモータによってその位置
が制御され、指令位置を保持する機構となっている。サ
ーボモータの制御(励磁)状態から、非常停止，停電、あ
るいはその他の操作によって、非制御状態（非励磁状
態）となった場合、この制御軸に外力が加わっていると
その軸は移動することになる。特に、重力が作用する軸
(以下重力軸という)については，常に重力が作用してお
り、この重力軸を制御するサーボモータの励磁が解かれ
非制御状態となると、当該重力軸は落下することにな
る。
【０００３】そこで、従来は、非常停止が指令された場
合、まず、重力軸を制御するサーボモータへの速度指令
を「０」として重力軸がなるべく速く停止する制御を行
う。次に、メカニカルなブレーキをかける指令をブレー
キ装置に出力し、メカニカルなブレーキが動作するのに
十分な時間(通常１００〜２００ｍｓ程度)をとった後、
この重力軸のサーボモータの励磁を切り、非常停止状態
とするシーケンス制御が用いられ、非常停止時の重力軸
の落下を防止するようにしている。
合、まず、重力軸を制御するサーボモータへの速度指令
を「０」として重力軸がなるべく速く停止する制御を行
う。次に、メカニカルなブレーキをかける指令をブレー
キ装置に出力し、メカニカルなブレーキが動作するのに
十分な時間(通常１００〜２００ｍｓ程度)をとった後、
この重力軸のサーボモータの励磁を切り、非常停止状態
とするシーケンス制御が用いられ、非常停止時の重力軸
の落下を防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】メカニカルなブレーキ
装置を作動させ、重力軸をブレーキでロックした状態で
サーボモータの励磁を切ると、それまではサーボモータ
が出力していたトルクによって、重力軸は支えられてい
たにもかかわらず、このサーボモータの出力トルクかな
くなることから、重力軸に加わる重力による力が全てブ
レーキ装置に加わることになる。ブレーキ装置の作動に
より重力軸の可動部と接するブレーキ装置の接触部は重
力軸と一体的なものとなり、重力による力がこの接触部
に加わる。その結果ブレーキ装置の基部と接触部間のね
じれ等のバックラッシにより、このバックラッシ分重力
軸は落下することになる。このブレーキ装置のバックラ
ッシによる重力軸の落下は従来技術では防止することが
できなかった。
装置を作動させ、重力軸をブレーキでロックした状態で
サーボモータの励磁を切ると、それまではサーボモータ
が出力していたトルクによって、重力軸は支えられてい
たにもかかわらず、このサーボモータの出力トルクかな
くなることから、重力軸に加わる重力による力が全てブ
レーキ装置に加わることになる。ブレーキ装置の作動に
より重力軸の可動部と接するブレーキ装置の接触部は重
力軸と一体的なものとなり、重力による力がこの接触部
に加わる。その結果ブレーキ装置の基部と接触部間のね
じれ等のバックラッシにより、このバックラッシ分重力
軸は落下することになる。このブレーキ装置のバックラ
ッシによる重力軸の落下は従来技術では防止することが
できなかった。
【０００５】そこで、本発明は、このブレーキ装置のバ
ックラッシに起因する重力軸の落下を防止するサーボモ
ータの制御装置を提供することにある。
ックラッシに起因する重力軸の落下を防止するサーボモ
ータの制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】サーボモータにより駆動
される機械が非常停止，停電、あるいはその他の操作で
前記サーボモータの励磁が解除される場合に、ブレーキ
装置によって前記重力軸の落下を防止するようにしたサ
ーボモータ制御装置において、本発明は、非常停止時，
停電時、あるいはその他の操作を行った時に、前記機械
の重力軸を所定量だけ上昇させる指令を与え、かつ、前
記ブレーキ装置によってブレーキをかけるように指令す
るようにした。これによりブレーキ装置のバックラッシ
により重力軸が落下しても非常停止時の位置を越えてま
で落下しないようにした。そのために、前記所定量は、
ブレーキ装置のバックラッシ量以上とした。そして、重
力軸を所定速度で所定時間だけ上昇させることで前記所
定量の上昇を行うようにした。また、重量軸が位置制御
で駆動される場合においては、前記ブレーキ装置のバッ
クラッシ量以上の量を前記所定量とし、位置制御の位置
指令として与えるようにした。また、前記その他の操作
は、前記機械が所定時間経過後移動しない場合に、ブレ
ーキ装置を作動させてサーボモータの励磁を解除する操
作を含むもので、このような場合にも、重力軸を上昇せ
た後にブレーキをかけサーボモータの励磁を解くように
した。
される機械が非常停止，停電、あるいはその他の操作で
前記サーボモータの励磁が解除される場合に、ブレーキ
装置によって前記重力軸の落下を防止するようにしたサ
ーボモータ制御装置において、本発明は、非常停止時，
停電時、あるいはその他の操作を行った時に、前記機械
の重力軸を所定量だけ上昇させる指令を与え、かつ、前
記ブレーキ装置によってブレーキをかけるように指令す
るようにした。これによりブレーキ装置のバックラッシ
により重力軸が落下しても非常停止時の位置を越えてま
で落下しないようにした。そのために、前記所定量は、
ブレーキ装置のバックラッシ量以上とした。そして、重
力軸を所定速度で所定時間だけ上昇させることで前記所
定量の上昇を行うようにした。また、重量軸が位置制御
で駆動される場合においては、前記ブレーキ装置のバッ
クラッシ量以上の量を前記所定量とし、位置制御の位置
指令として与えるようにした。また、前記その他の操作
は、前記機械が所定時間経過後移動しない場合に、ブレ
ーキ装置を作動させてサーボモータの励磁を解除する操
作を含むもので、このような場合にも、重力軸を上昇せ
た後にブレーキをかけサーボモータの励磁を解くように
した。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の重力軸の落下を
防止するサーボモータ制御装置によるサーボ制御の要部
ブロック図である。この実施形態で示す例は、サーボモ
ータを位置・速度ループ制御する例を示している。通常
の状態においてはスイッチＳＷ１は閉じられ、スイッチ
ＳＷ２は開いた状態にある。エラーカウンタ１には、数
値制御装置やロボット制御装置等のサーボモータ制御装
置の移動指令作成部で作成された移動指令MCMDと位置速
度検出器６からの位置フィードバック移動量PFBとの
差、すなわち位置偏差が求められ、該位置偏差にポジシ
ョンゲインの項２でポジションゲインが乗じられて速度
指令が求められ、速度・電流制御部３へ入力される。速
度・電流制御部３では、この速度指令と位置速度検出器
６からの速度フィードバック信号に基づいて速度ループ
制御がなされ、トルク指令(電流指令)が求められる。さ
らに、このトルク指令と電流検出器(図示せず)からの電
流フィードバック信号に基づいて電流ループ制御がなさ
れ。アンプ４を介してサーボモータ５を駆動制御する。
なお、位置速度検出器６はサーボモータ５に取りつけれ
該モータの回転位置、速度を検出する。上述したサーボ
モータの位置、速度、さらには電流のループ制御はプロ
セッサで実行されており、従来のサーボモータの位置、
速度、電流のループ制御と同一の構成である。
防止するサーボモータ制御装置によるサーボ制御の要部
ブロック図である。この実施形態で示す例は、サーボモ
ータを位置・速度ループ制御する例を示している。通常
の状態においてはスイッチＳＷ１は閉じられ、スイッチ
ＳＷ２は開いた状態にある。エラーカウンタ１には、数
値制御装置やロボット制御装置等のサーボモータ制御装
置の移動指令作成部で作成された移動指令MCMDと位置速
度検出器６からの位置フィードバック移動量PFBとの
差、すなわち位置偏差が求められ、該位置偏差にポジシ
ョンゲインの項２でポジションゲインが乗じられて速度
指令が求められ、速度・電流制御部３へ入力される。速
度・電流制御部３では、この速度指令と位置速度検出器
６からの速度フィードバック信号に基づいて速度ループ
制御がなされ、トルク指令(電流指令)が求められる。さ
らに、このトルク指令と電流検出器(図示せず)からの電
流フィードバック信号に基づいて電流ループ制御がなさ
れ。アンプ４を介してサーボモータ５を駆動制御する。
なお、位置速度検出器６はサーボモータ５に取りつけれ
該モータの回転位置、速度を検出する。上述したサーボ
モータの位置、速度、さらには電流のループ制御はプロ
セッサで実行されており、従来のサーボモータの位置、
速度、電流のループ制御と同一の構成である。
【０００８】従来のサーボ制御と異なる点は、符号７で
示される所定量（オフセット量）の引き上げ指令と、ス
イッチＳＷ２を設けている点である。そして、本発明に
おいては、非常停止，停電、あるいはその他の操作で，
前記サーボモータの励磁が解除される場合、従来と同じ
ように重力軸に対して設けられているメカニカルなブレ
ーキ装置に対してブレーキ作動指令を出力する点は同じ
であるが、本発明においては、図１におけるスイッチＳ
Ｗ１をＯＦＦとして、動作プログラム等に基づいて移動
指令作成部で作成される移動指令を「０」とするととも
に、スイッチＳＷをＯＮとして、所定量（オフセット
量）の引き上げ指令をエラーカウンタに出力する。これ
によって、サーボモータ５は重力軸を引き上げる方向に
駆動し引き上げることになる。その後、この重力軸を駆
動制御するサーボモータの励磁を解くように制御する。
示される所定量（オフセット量）の引き上げ指令と、ス
イッチＳＷ２を設けている点である。そして、本発明に
おいては、非常停止，停電、あるいはその他の操作で，
前記サーボモータの励磁が解除される場合、従来と同じ
ように重力軸に対して設けられているメカニカルなブレ
ーキ装置に対してブレーキ作動指令を出力する点は同じ
であるが、本発明においては、図１におけるスイッチＳ
Ｗ１をＯＦＦとして、動作プログラム等に基づいて移動
指令作成部で作成される移動指令を「０」とするととも
に、スイッチＳＷをＯＮとして、所定量（オフセット
量）の引き上げ指令をエラーカウンタに出力する。これ
によって、サーボモータ５は重力軸を引き上げる方向に
駆動し引き上げることになる。その後、この重力軸を駆
動制御するサーボモータの励磁を解くように制御する。
【０００９】図２は、この非常停止信号が入力されたと
き本発明の制御装置の動作タイミング図である。時間ｔ
0で非常停止指令が入力されると、非常停止信号はＬレ
ベルとなる(図２(ａ)参照)。この非常停止信号の入力に
より、重力軸に対して上向きの移動指令（オフセット
量）が出力され(図２(ｂ)参照)(図１におけるスイッチ
ＳＷ２がＯＮで引き上げ指令が出力されることを意味す
る)。同時にブレーキ装置へブレーキ作動開始指令が出
力される（ｔ1）。しかし、ブレーキ装置は直ちにブレ
ーキが動作して重力軸をロックすることができず時間遅
れが生じる。図２(ｃ)で破線で示している区間は、ブレ
ーキ装置が完全に作用して重力軸をロックするまでに要
する時間を意味する。
き本発明の制御装置の動作タイミング図である。時間ｔ
0で非常停止指令が入力されると、非常停止信号はＬレ
ベルとなる(図２(ａ)参照)。この非常停止信号の入力に
より、重力軸に対して上向きの移動指令（オフセット
量）が出力され(図２(ｂ)参照)(図１におけるスイッチ
ＳＷ２がＯＮで引き上げ指令が出力されることを意味す
る)。同時にブレーキ装置へブレーキ作動開始指令が出
力される（ｔ1）。しかし、ブレーキ装置は直ちにブレ
ーキが動作して重力軸をロックすることができず時間遅
れが生じる。図２(ｃ)で破線で示している区間は、ブレ
ーキ装置が完全に作用して重力軸をロックするまでに要
する時間を意味する。
【００１０】一方、機械の重力軸は、上向きの移動指令
が出力されることから上昇し、所定上昇位置に保持され
ることになり(図２(ｅ)参照)、その位置でブレーキ装置
のブレーキがかかる（ｔ2参照）。また非常停止指令が
出力されてから、ブレーキ装置が作動するのに十分な時
間(通常１００〜２００ｍｓ程度)遅れて、図２(ｄ)に示
すように時間ｔ2でサーボモータ６の励磁を解く。この
とき、サーボモータ６の出力トルクでその位置を保持さ
れていた重力軸は、サーボモータの出力トルクが「０」
となるから、重力軸に加わる重力による付加は全てブレ
ーキ装置に加わることになり、ブレーキ装置のバックラ
ッシにより、重力軸は、図２(ｅ)に示すように落下す
る。しかし、非常停止信号が入力された時点で重力軸は
所定量上昇させられているから、このブレーキ装置のバ
ックラッシによる落下は、この所定量の上昇によって吸
収され、重力軸と他のものとの衝突、干渉等を防止でき
る。
が出力されることから上昇し、所定上昇位置に保持され
ることになり(図２(ｅ)参照)、その位置でブレーキ装置
のブレーキがかかる（ｔ2参照）。また非常停止指令が
出力されてから、ブレーキ装置が作動するのに十分な時
間(通常１００〜２００ｍｓ程度)遅れて、図２(ｄ)に示
すように時間ｔ2でサーボモータ６の励磁を解く。この
とき、サーボモータ６の出力トルクでその位置を保持さ
れていた重力軸は、サーボモータの出力トルクが「０」
となるから、重力軸に加わる重力による付加は全てブレ
ーキ装置に加わることになり、ブレーキ装置のバックラ
ッシにより、重力軸は、図２(ｅ)に示すように落下す
る。しかし、非常停止信号が入力された時点で重力軸は
所定量上昇させられているから、このブレーキ装置のバ
ックラッシによる落下は、この所定量の上昇によって吸
収され、重力軸と他のものとの衝突、干渉等を防止でき
る。
【００１１】なお、図２に示した例では、非常停止指令
が入力されると、重力軸に対して上向きの移動指令（オ
フセット量）を出力すると同時にブレーキ装置へブレー
キ作動開始指令を出力しているが、ブレーキ装置へのブ
レーキ作動開始指令を重力軸に対して上向きの移動指令
より遅れて指令してもよい。
が入力されると、重力軸に対して上向きの移動指令（オ
フセット量）を出力すると同時にブレーキ装置へブレー
キ作動開始指令を出力しているが、ブレーキ装置へのブ
レーキ作動開始指令を重力軸に対して上向きの移動指令
より遅れて指令してもよい。
【００１２】図３は、サーボ制御装置のサーボ制御部の
プロセッサが、所定周期毎に実行処理する上述した制御
動作の処理をも含む位置ループ処理のフローチャートで
ある。サーボ制御部のプロセッサは、制御装置の上位の
プロセッサ等から送られてくる指令移動量MCMDを読み取
ると共に、位置・速度検出器６からの位置フィードバッ
ク信号PFBを読み取り(ステップＡ１，Ａ２)、非常停止
指令フラグＦ１がセットされ「１」か否か判断する(ス
テップＡ３)。なお、この非常停止指令フラグＦ１、及
び後述する非常停止用オフセットセット完了フラグＦ２
はこの制御装置への電源投入時に「０」にリセットされ
ている。
プロセッサが、所定周期毎に実行処理する上述した制御
動作の処理をも含む位置ループ処理のフローチャートで
ある。サーボ制御部のプロセッサは、制御装置の上位の
プロセッサ等から送られてくる指令移動量MCMDを読み取
ると共に、位置・速度検出器６からの位置フィードバッ
ク信号PFBを読み取り(ステップＡ１，Ａ２)、非常停止
指令フラグＦ１がセットされ「１」か否か判断する(ス
テップＡ３)。なお、この非常停止指令フラグＦ１、及
び後述する非常停止用オフセットセット完了フラグＦ２
はこの制御装置への電源投入時に「０」にリセットされ
ている。
【００１３】非常停止指令が入力されていなければ、非
常停止指令フラグＦ１は「０」であるので、ステップＡ
３からステップＡ９に移行し、エラーカウンタERCNTに
ステップＡ１で読み取った指令移動量MCMDから、ステッ
プＡ２で読み取った位置フィードバック移動量PFBを減
算した値を加算して新たな位置偏差を求める。そして、
この位置偏差にポジションゲインをかけて速度指令を求
め（ステップＡ８）、この速度指令を速度ループ処理に
引渡してこの位置ループの処理を終了する。
常停止指令フラグＦ１は「０」であるので、ステップＡ
３からステップＡ９に移行し、エラーカウンタERCNTに
ステップＡ１で読み取った指令移動量MCMDから、ステッ
プＡ２で読み取った位置フィードバック移動量PFBを減
算した値を加算して新たな位置偏差を求める。そして、
この位置偏差にポジションゲインをかけて速度指令を求
め（ステップＡ８）、この速度指令を速度ループ処理に
引渡してこの位置ループの処理を終了する。
【００１４】非常停止指令フラグＦ１が「０」で非常停
止指令が入力されていない限り、サーボ制御部のプロセ
ッサは上述したステップＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ９，Ａ８
の処理を繰り返し実行し位置ループ処理を行う。
止指令が入力されていない限り、サーボ制御部のプロセ
ッサは上述したステップＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ９，Ａ８
の処理を繰り返し実行し位置ループ処理を行う。
【００１５】一方、非常停止指令が入力され非常停止指
令フラグＦ１が「１」にセットされていることがステッ
プＡ３で判別されると、非常停止用オフセットセット完
了フラグＦ２が「１」か否か判断する（ステップＡ
４）。最初はこのフラグＦ２は「０」であり、ステップ
Ａ４からステップＡ５に進み、エラーカウンタERCNTか
らステップＡ２で読み取った位置フィードバック移動量
PFBを減算し、かつ予め設定されている所定量の引き上
げ量であるオフセット量OFFSETを加算し、新たな位置偏
差を求める。結局、このステップＡ５の処理は、オフセ
ット量OFFSETだけの引き上げ指令を与えたものに等し
い。なお、重力軸を引き上げる方向をプラス方向として
いる。
令フラグＦ１が「１」にセットされていることがステッ
プＡ３で判別されると、非常停止用オフセットセット完
了フラグＦ２が「１」か否か判断する（ステップＡ
４）。最初はこのフラグＦ２は「０」であり、ステップ
Ａ４からステップＡ５に進み、エラーカウンタERCNTか
らステップＡ２で読み取った位置フィードバック移動量
PFBを減算し、かつ予め設定されている所定量の引き上
げ量であるオフセット量OFFSETを加算し、新たな位置偏
差を求める。結局、このステップＡ５の処理は、オフセ
ット量OFFSETだけの引き上げ指令を与えたものに等し
い。なお、重力軸を引き上げる方向をプラス方向として
いる。
【００１６】次に、非常停止用オフセットセット完了フ
ラグＦ２を「１」にセットし（ステップＡ６）、非常停
止遅延カウンタＣＮＴに設定値をセットし（ステップＡ
７）、エラーカウンタERCNTに記憶する位置偏差にポジ
ションゲインを乗じて速度指令を求め、速度ループ処理
に引き渡す。
ラグＦ２を「１」にセットし（ステップＡ６）、非常停
止遅延カウンタＣＮＴに設定値をセットし（ステップＡ
７）、エラーカウンタERCNTに記憶する位置偏差にポジ
ションゲインを乗じて速度指令を求め、速度ループ処理
に引き渡す。
【００１７】次からの周期では、フラグＦ１、Ｆ２が共
に「１」にセットされているから、ステップＡ４からス
テップＡ１０に進み、エラーカウンタERCNTから位置フ
ィードバック量PFBを減じて位置偏差を求め、この位置
偏差にポジションゲインを乗じて速度指令を求めて（ス
テップＡ８）、速度ループ処理に引き渡す。
に「１」にセットされているから、ステップＡ４からス
テップＡ１０に進み、エラーカウンタERCNTから位置フ
ィードバック量PFBを減じて位置偏差を求め、この位置
偏差にポジションゲインを乗じて速度指令を求めて（ス
テップＡ８）、速度ループ処理に引き渡す。
【００１８】すなわち、非常停止指令により非常停止指
令フラグＦ１が「１」にセットされた１周期の処理だ
け、引き上げ量のオフセット量ＯＦＦＳＥＴが移動指令
として与えられ、その後の周期からは、移動指令として
は何ら与えられない。このように、非常停止時には、オ
フセット量ＯＦＦＳＥＴの重力軸の引き上げ指令が与え
られるから、重力軸を駆動するサーボモータ５は、この
オフセット量OFFSETだけ重力軸を引き上げ、その位置を
保持するように位置制御する。
令フラグＦ１が「１」にセットされた１周期の処理だ
け、引き上げ量のオフセット量ＯＦＦＳＥＴが移動指令
として与えられ、その後の周期からは、移動指令として
は何ら与えられない。このように、非常停止時には、オ
フセット量ＯＦＦＳＥＴの重力軸の引き上げ指令が与え
られるから、重力軸を駆動するサーボモータ５は、この
オフセット量OFFSETだけ重力軸を引き上げ、その位置を
保持するように位置制御する。
【００１９】一方、サーボモータの励磁制御において
は、図４に示す処理を所定周期毎実行し、まず、非常停
止指令フラグＦ１が「１」にセットさているか否か判断
し（ステップＢ１）、「１」にセットされていなけれ
ば、励磁した状態を保持すべく、何ら処理することなく
この処理を終了する。
は、図４に示す処理を所定周期毎実行し、まず、非常停
止指令フラグＦ１が「１」にセットさているか否か判断
し（ステップＢ１）、「１」にセットされていなけれ
ば、励磁した状態を保持すべく、何ら処理することなく
この処理を終了する。
【００２０】しかし、非常停止指令が入力され非常停止
指令フラグＦ１が「１」にセットされていることがステ
ップＢ１で検出されると、非常停止遅延カウンタCNTが
「０」か判断し（ステップＢ２）、「０」でなければ該
非常停止遅延カウンタCNTから「１」減算して当該周期
の処理を終了する。以後、非常停止遅延カウンタCNTが
「０」になるまで、ステップＢ１，Ｂ２，Ｂ３の処理を
各周期毎実行する。そして、非常停止遅延カウンタCNT
が「０」になったことがステップＢ２で検出されるとス
テップＢ４に移行し、サーボモータへの励磁をＯＦＦす
る指令を出力し当該処理を終了する。その結果、サーボ
モータ６の励磁は解かれることになる。
指令フラグＦ１が「１」にセットされていることがステ
ップＢ１で検出されると、非常停止遅延カウンタCNTが
「０」か判断し（ステップＢ２）、「０」でなければ該
非常停止遅延カウンタCNTから「１」減算して当該周期
の処理を終了する。以後、非常停止遅延カウンタCNTが
「０」になるまで、ステップＢ１，Ｂ２，Ｂ３の処理を
各周期毎実行する。そして、非常停止遅延カウンタCNT
が「０」になったことがステップＢ２で検出されるとス
テップＢ４に移行し、サーボモータへの励磁をＯＦＦす
る指令を出力し当該処理を終了する。その結果、サーボ
モータ６の励磁は解かれることになる。
【００２１】すなわち、サーボモータ６は、非常停止指
令が入力されてから所定時間（非常停止遅延カウンタＣ
ＮＴにセットされる値に比例する時間）遅れて励磁が解
かれるものである。
令が入力されてから所定時間（非常停止遅延カウンタＣ
ＮＴにセットされる値に比例する時間）遅れて励磁が解
かれるものである。
【００２２】重力軸を駆動制御するサーボモータの励磁
が解かれ、重力軸に作用するサーボモータのトルクが
「０」となっても、すでに、ブレーキ装置が動作し、重
力軸にブレーキをかけロックしているから、重力軸に作
用する負荷は全てブレーキ装置に加わる。このとき、ブ
レーキ装置のバックラッシによって、重力軸は落下する
が、上述したように、サーボモータの出力トルクが
「０」となる前に、重力軸はオフセット量だけ引き上げ
られているから、重力軸がバックラッシ等により落下し
ても、この引き上げたオフセット量内の落下となり、他
のものとの衝突や干渉等の落下による弊害を防止するこ
とができる。
が解かれ、重力軸に作用するサーボモータのトルクが
「０」となっても、すでに、ブレーキ装置が動作し、重
力軸にブレーキをかけロックしているから、重力軸に作
用する負荷は全てブレーキ装置に加わる。このとき、ブ
レーキ装置のバックラッシによって、重力軸は落下する
が、上述したように、サーボモータの出力トルクが
「０」となる前に、重力軸はオフセット量だけ引き上げ
られているから、重力軸がバックラッシ等により落下し
ても、この引き上げたオフセット量内の落下となり、他
のものとの衝突や干渉等の落下による弊害を防止するこ
とができる。
【００２３】また、重力軸を引き上げるオフセット量
は、ブレーキ装置のバックラッシ量よりも少し大きい量
にした方が良い。少なくともバックラッシ分よりオフセ
ット量を小さくしないようにする。その理由は、非常停
止指令が入力されたとき、ブレーキ装置にはブレーキ作
動開始指令が出されており、かつ、オフセット量の引き
上げ指令が共に出力されるものである。よってこのオフ
セット量の引き上げ指令による重力軸の上昇が完了した
後にブレーキが完全に作動するとすれば、重力軸の落下
は、ブレーキ装置のバックラッシ分程度であり安全であ
る。また、重力軸が上昇している途中でブレーキ装置の
ブレーキが完全に作動したときには、ブレーキ装置は逆
方向にねじれ、バックラッシすることになり、サーボモ
ータの励磁が解かれた際には、このねじれ解放分、バッ
クラッシ分が加わって重力軸は落下することになるため
である。そのため、ブレーキ装置のバックラッシ分より
も少し大きめのオフセット量として設定すると良い。
は、ブレーキ装置のバックラッシ量よりも少し大きい量
にした方が良い。少なくともバックラッシ分よりオフセ
ット量を小さくしないようにする。その理由は、非常停
止指令が入力されたとき、ブレーキ装置にはブレーキ作
動開始指令が出されており、かつ、オフセット量の引き
上げ指令が共に出力されるものである。よってこのオフ
セット量の引き上げ指令による重力軸の上昇が完了した
後にブレーキが完全に作動するとすれば、重力軸の落下
は、ブレーキ装置のバックラッシ分程度であり安全であ
る。また、重力軸が上昇している途中でブレーキ装置の
ブレーキが完全に作動したときには、ブレーキ装置は逆
方向にねじれ、バックラッシすることになり、サーボモ
ータの励磁が解かれた際には、このねじれ解放分、バッ
クラッシ分が加わって重力軸は落下することになるため
である。そのため、ブレーキ装置のバックラッシ分より
も少し大きめのオフセット量として設定すると良い。
【００２４】上述した実施形態では、非常停止指令が入
力されたとき、非常停止指令フラグＦ１を「１」にセッ
トするようにした例を述べたが、停電を検出したときに
も、この非常停止指令フラグＦ１を「１」にセットする
ようにして、停電時も上述した重力軸を所定量引き上げ
る処理を行わせる。
力されたとき、非常停止指令フラグＦ１を「１」にセッ
トするようにした例を述べたが、停電を検出したときに
も、この非常停止指令フラグＦ１を「１」にセットする
ようにして、停電時も上述した重力軸を所定量引き上げ
る処理を行わせる。
【００２５】数値制御装置やロボット制御装置等のサー
ボモータ制御装置は停電時にも数百ｍｓ間は動作制御で
きるコンデンサ等の電源を内蔵している。また、サーボ
アンプ４もコンデンサに貯えられた電気エネルギーによ
って重力軸を数百μｍ持ち上げるだけのエネルギーを供
給できる。そのため、上述した処理により重力軸を引き
上げるに要する時間は、１００〜２００ｍｓであるか
ら、停電時においても、上述した非常停止時に行う重力
軸をオフセット量だけ引き上げる処理を行うことができ
る。
ボモータ制御装置は停電時にも数百ｍｓ間は動作制御で
きるコンデンサ等の電源を内蔵している。また、サーボ
アンプ４もコンデンサに貯えられた電気エネルギーによ
って重力軸を数百μｍ持ち上げるだけのエネルギーを供
給できる。そのため、上述した処理により重力軸を引き
上げるに要する時間は、１００〜２００ｍｓであるか
ら、停電時においても、上述した非常停止時に行う重力
軸をオフセット量だけ引き上げる処理を行うことができ
る。
【００２６】またロボット制御装置などのサーボモータ
制御装置においては、運転中に一定時間以上動作しない
場合、省エネのために重力軸にブレーキをかけて固定
し、サーボモータの励磁を解く制御が行われている。こ
の場合も、本発明は適用できるものであり、運転中に一
定時間以上動作しない場合、非常停止指令フラグＦ１を
「１」にセットして、上述した図３、図４に示す処理を
行わせれば良い。
制御装置においては、運転中に一定時間以上動作しない
場合、省エネのために重力軸にブレーキをかけて固定
し、サーボモータの励磁を解く制御が行われている。こ
の場合も、本発明は適用できるものであり、運転中に一
定時間以上動作しない場合、非常停止指令フラグＦ１を
「１」にセットして、上述した図３、図４に示す処理を
行わせれば良い。
【００２７】このように、重力軸を駆動するサーボモー
タの制御装置において、動作途中において、一時その動
作を停止しブレーキをかけて機械のその位置を保持し、
サーボモータの励磁を解くようなその他の操作場合に
も、本発明は適用できるものである。
タの制御装置において、動作途中において、一時その動
作を停止しブレーキをかけて機械のその位置を保持し、
サーボモータの励磁を解くようなその他の操作場合に
も、本発明は適用できるものである。
【００２８】図５、図６は本発明の効果を実証するため
に、従来の方法と本発明による方法を実施してサーボモ
ータの位置速度検出器６からのデータにより重力軸の落
下量を測定したものであり、図５は従来の方法のによる
もの、図６は、本発明を適用したものである。図５、図
６において、ｔ0は非常停止点、ｔ3は励磁ＯＦＦの点、
Ｐ１は非常停止前の位置、Ｐ２は非常停止後の位置であ
る。また横軸は時間軸で１区分５０ｍｓ、縦軸の１区分
は３０μｍである。
に、従来の方法と本発明による方法を実施してサーボモ
ータの位置速度検出器６からのデータにより重力軸の落
下量を測定したものであり、図５は従来の方法のによる
もの、図６は、本発明を適用したものである。図５、図
６において、ｔ0は非常停止点、ｔ3は励磁ＯＦＦの点、
Ｐ１は非常停止前の位置、Ｐ２は非常停止後の位置であ
る。また横軸は時間軸で１区分５０ｍｓ、縦軸の１区分
は３０μｍである。
【００２９】この図５からわかるようにサーボモータの
励磁が解かれた時ｔ3には、重力軸はこの例で、約４０
μｍ落下している。一方本発明を適用した図６では、非
常停止点ｔ0から重力軸は上昇し、サーボモータの励磁
が解かれた時ｔ3には、ほぼ非常停止時の位置Ｐ１に復
帰している。
励磁が解かれた時ｔ3には、重力軸はこの例で、約４０
μｍ落下している。一方本発明を適用した図６では、非
常停止点ｔ0から重力軸は上昇し、サーボモータの励磁
が解かれた時ｔ3には、ほぼ非常停止時の位置Ｐ１に復
帰している。
【００３０】以上のように、本発明のサーボモータ制御
装置では、非常停止時（停電時、その他、動作途中でサ
ーボモータの励磁が解除される場合）には、重力軸が瞬
間的に設定されたオフセット量以下だけ上昇するが、そ
の後は、非常停止の直前の位置に復帰し、落下を防止す
ることができる。
装置では、非常停止時（停電時、その他、動作途中でサ
ーボモータの励磁が解除される場合）には、重力軸が瞬
間的に設定されたオフセット量以下だけ上昇するが、そ
の後は、非常停止の直前の位置に復帰し、落下を防止す
ることができる。
【００３１】また上記実施形態では、位置・速度ループ
を有するサーボ制御に関するものであり、重力軸の引き
上げのオフセット量を位置の指令として与える例を示し
たが、位置の指令ではなく速度指令として与え、速度ル
ープ処理で行うようにしてもよい。この場合には、サー
ボ制御に位置ループを有しないものでも可能となる。
を有するサーボ制御に関するものであり、重力軸の引き
上げのオフセット量を位置の指令として与える例を示し
たが、位置の指令ではなく速度指令として与え、速度ル
ープ処理で行うようにしてもよい。この場合には、サー
ボ制御に位置ループを有しないものでも可能となる。
【００３２】この実施形態においては、速度ループ処理
では、非常停止指令等で非常停止フラグＦ１が「１」に
セットされているか否か各速度ループ処理周期毎判断す
る。該非常停止フラグＦ１が「１」にセットされていな
ければ、従来と同じ用に、位置ループからの速度指令、
若しくは、上位コンピュータ等から送られてくる速度指
令と速度フィードバック信号に基づいて速度ループ制御
処理を行いトルク指令を求め電流ループへ出力する。
では、非常停止指令等で非常停止フラグＦ１が「１」に
セットされているか否か各速度ループ処理周期毎判断す
る。該非常停止フラグＦ１が「１」にセットされていな
ければ、従来と同じ用に、位置ループからの速度指令、
若しくは、上位コンピュータ等から送られてくる速度指
令と速度フィードバック信号に基づいて速度ループ制御
処理を行いトルク指令を求め電流ループへ出力する。
【００３３】一方、非常停止指令等で非常停止フラグＦ
１が「１」にセットされたことが検出された場合には、
位置ループまたは上位コンピュータからの通常の速度指
令を停止し、重力軸を上方に駆動する予め設定された所
定速度を設定された所定時間だけ速度指令として速度ル
ープに与える。すなわち、予め設定されている所定速度
と所定時間によって、重力軸を所定量だけ上昇させる指
令を与えることになる。この所定量（所定速度×所定時
間）は、重力軸にブレーキをかけてサーボモータの励磁
を解いたとき重力軸が落下する程度よりわずか大きい量
に設定しておく。
１が「１」にセットされたことが検出された場合には、
位置ループまたは上位コンピュータからの通常の速度指
令を停止し、重力軸を上方に駆動する予め設定された所
定速度を設定された所定時間だけ速度指令として速度ル
ープに与える。すなわち、予め設定されている所定速度
と所定時間によって、重力軸を所定量だけ上昇させる指
令を与えることになる。この所定量（所定速度×所定時
間）は、重力軸にブレーキをかけてサーボモータの励磁
を解いたとき重力軸が落下する程度よりわずか大きい量
に設定しておく。
【００３４】この重力軸を駆動するサーボモータに対す
る所定速度で所定時間だけ上昇指令がなされると、重力
軸は上昇し、非常停止指令と共に出力されたブレーキ装
置へのブレーキ作動指令によって、ブレーキがかけら
れ、その後サーボモータの励磁が解かれた時に、重力軸
が落下しても、その落下は、ブレーキがかかる前に上昇
させた分以下に対応するものであり、重力軸の落下によ
ってワーク等の他のものとの衝突や干渉を防止すること
ができるものである。
る所定速度で所定時間だけ上昇指令がなされると、重力
軸は上昇し、非常停止指令と共に出力されたブレーキ装
置へのブレーキ作動指令によって、ブレーキがかけら
れ、その後サーボモータの励磁が解かれた時に、重力軸
が落下しても、その落下は、ブレーキがかかる前に上昇
させた分以下に対応するものであり、重力軸の落下によ
ってワーク等の他のものとの衝突や干渉を防止すること
ができるものである。
【００３５】
【発明の効果】非常停止等で重力軸のサーボモータの励
磁が解かれても、重力軸は、非常停止直前の位置以上を
保持させることができるので、重力軸の先端がその落下
によりワーク等の他の物と衝突したり、干渉することを
防止することができる。
磁が解かれても、重力軸は、非常停止直前の位置以上を
保持させることができるので、重力軸の先端がその落下
によりワーク等の他の物と衝突したり、干渉することを
防止することができる。
【図１】本発明の重力軸の落下を防止するサーボモータ
制御装置の一実施形態似おけるサーボ制御の要部ブロッ
ク図である。
制御装置の一実施形態似おけるサーボ制御の要部ブロッ
ク図である。
【図２】同実施形態における非常停止信号が入力された
ときの動作タイミング図である。
ときの動作タイミング図である。
【図３】同実施形態における位置ループ処理周期毎に行
われるのフローチャートである。
われるのフローチャートである。
【図４】同実施形態における非常停止時等のサーボモー
タ励磁ＯＦＦの処理フローチャートである。
タ励磁ＯＦＦの処理フローチャートである。
【図５】従来の非常停止時の制御による重力軸の位置の
計測値を示す図である。
計測値を示す図である。
【図６】本発明による非常停止時の制御による重力軸の
位置の計測値を示す図である。
位置の計測値を示す図である。
１（ERCNT） エラーカウンタ
MCMD 移動指令
PFB 位置のフィードバック移動量
OFFSET オフセット量
CNT 非常停止遅延カウンタ
Ｆ１ 非常停止フラグ
Ｆ２ 非常停止用オフセット指令完了フラグ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 猪飼 聡史
山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番
地 ファナック株式会社内
Ｆターム(参考） 3C007 KS16 KS22 MS14 MT00
5H209 AA05 AA06 AA07 BB08 BB09
BB13 CC01 DD02 DD05 DD11
DD13 EE05 EE08 FF08 FF09
GG05 HH04
5H269 AB33 BB11 BB14 CC09 PP01
PP08
5H303 AA01 AA08 AA10 BB01 BB06
BB14 CC09 DD01 DD24 EE03
EE07 FF03 GG01 HH05 JJ01
KK08 KK09 KK18 LL09
Claims (5)
- 【請求項１】 サーボモータにより駆動される機械が非
常停止，停電、あるいはその他の操作で前記サーボモー
タの励磁が解除される場合に、ブレーキ装置によって前
記重力軸の落下を防止するようにしたサーボモータ制御
装置において、前記非常停止時，停電時、あるいはその
他の操作を行った時に、前記機械の重力軸を所定量だけ
上昇させる指令を与え、かつ、前記ブレーキ装置によっ
てブレーキをかけるように指令するようにしたサーボモ
ータの制御装置。 - 【請求項２】 前記所定量は、前記ブレーキ装置のバッ
クラッシ量以上であることを特徴とする請求項１記載の
サーボモータ制御装置。 - 【請求項３】 前記所定量は、重力軸を所定速度で所定
時間だけ上昇させることによる上昇量を含む請求項１記
載のサーボモータ制御装置。 - 【請求項４】 前記重量軸が位置制御で駆動される場合
においては、前記ブレーキ装置のバックラッシ量以上の
量を前記所定量とし、位置制御の位置指令とする請求項
２記載のサーボモータの制御装置。 - 【請求項５】 前記その他の操作は、前記機械が所定時
間経過後移動しない場合に、ブレーキ装置を作動させて
サーボモータの励磁を解除する操作を含むことを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のサーボモー
タの制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321569A JP3616759B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 重力軸の落下を防止するサーボモータ制御装置 |
| DE60228666T DE60228666D1 (de) | 2001-10-19 | 2002-10-09 | Servo-Steuerung zur Überwindung der abwärtigen Verschiebung von gravitierende Achsen |
| EP02257001A EP1304604B1 (en) | 2001-10-19 | 2002-10-09 | Servo controller for overcoming downward displacement of gravitating axis |
| US10/269,961 US6741057B2 (en) | 2001-10-19 | 2002-10-15 | Servo controller for preventing downward displacement in gravitating axis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001321569A JP3616759B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 重力軸の落下を防止するサーボモータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003131701A true JP2003131701A (ja) | 2003-05-09 |
| JP3616759B2 JP3616759B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=19138762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001321569A Expired - Lifetime JP3616759B2 (ja) | 2001-10-19 | 2001-10-19 | 重力軸の落下を防止するサーボモータ制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6741057B2 (ja) |
| EP (1) | EP1304604B1 (ja) |
| JP (1) | JP3616759B2 (ja) |
| DE (1) | DE60228666D1 (ja) |
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| US11419687B2 (en) | 2014-10-27 | 2022-08-23 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | System and method for integrated surgical table motion |
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| US11684448B2 (en) | 2014-10-27 | 2023-06-27 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Device with active brake release control |
| US11759265B2 (en) | 2014-10-27 | 2023-09-19 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | System and method for registering to a table |
| US12017361B2 (en) | 2019-08-06 | 2024-06-25 | Nidec Sankyo Corporation | Robot stopping method and robot system |
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|---|---|---|---|---|
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| US7782003B2 (en) * | 2005-11-03 | 2010-08-24 | Seagate Technology Llc | Positional indicia misplacement compensation |
| JP2007272720A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fanuc Ltd | 電動機制御装置 |
| JP4226632B2 (ja) | 2007-03-08 | 2009-02-18 | ファナック株式会社 | 異常時モータ減速停止制御手段を有する数値制御装置 |
| US20100188034A1 (en) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | Derek Young | Trainable Robot and Method of Training |
| EP2538294A1 (fr) * | 2011-06-22 | 2012-12-26 | Tornos SA | Servos pour machines-outils |
| JP5444421B2 (ja) | 2012-06-28 | 2014-03-19 | ファナック株式会社 | ブレーキ異常診断方法およびブレーキ異常診断装置 |
| JP2014207735A (ja) | 2013-04-10 | 2014-10-30 | ファナック株式会社 | 停電対策を講じることができるモータ制御装置 |
| JP5919346B2 (ja) * | 2014-09-01 | 2016-05-18 | ファナック株式会社 | 軸間干渉を補正するモータ制御装置 |
| DE102015001203A1 (de) | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und System zum Betreiben und/oder Überwachen einer mehrachsigen Maschine |
| CN114509247B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-10-20 | 南京埃斯顿自动化股份有限公司 | 一种垂直轴负载的机械特性分析方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS61252041A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-10 | Toyoda Mach Works Ltd | 数値制御工作機械 |
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