JP2007114933A - サーボシステム - Google Patents

Abstract

【課題】フルクローズ制御するにあたり、省配線が可能かつ異常検出が容易な使い勝手のよいサーボシステムを提供する。
【解決手段】上位マスタ１とリング状にネットワーク接続されたサーボアンプ２，３，４と、１つのワーク位置情報を検出してマスタ１に接続された異常検出機能を有するリニアスケール８とを備え、リニアスケール８が検出した位置情報と異常検出の有無フラグとを含むデータブロックを上位マスタ１が読み出し、ネットワークを介して１つのワークを駆動制御するサーボアンプ２とサーボアンプ３がデータブロックの異常情報を検出してフルクローズ制御を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業機器などに用いられるネットワーク接続されたサーボシステムの、特に外部センサとサーボアンプのフルクローズ制御に関する。

従来、産業用システムにおいて、モータ制御装置やＩ／Ｏユニットなどの各種スレーブと上位マスタとなるコントローラ間の接続方法が、パルス列指令やパラレル信号から、通信指令（ネットワーク）に変化しつつある。

ネットワークの採用によって複数のスレーブとの配線が省配線となり、また、単なる信号だけではなく、さまざまな情報のやり取りにも、この通信が利用されている。通信の採用により、複数のスレーブを接続した場合でも省配線化が実現可能となり、スレーブ自体の小型化が進んでいる。

また、機械の性能向上のため、高精度な位置決め要望が高くなっており、そのために外部センサを用いたフルクローズ制御が使われている。外部センサとしては、リニアスケールやレーザセンサなどが使われる。

省線化を行うために、ネットワークにより外部センサとモータのエンコーダを同一通信上で接続してサーボアンプにデータを返すことが一般的に実施されている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、一つの指令を複数のサーボアンプに与えることで、複数モータで一つの被駆動体を動かす制御が一般的に実施されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−３１８４９１号公報 特開２００４−３１０２６１号公報

解決しようとする問題点は、上位マスタにスレーブとしてネットワークの一部に接続されてフルクローズ制御するサーボアンプと外部センサ間の省配線が困難な点である。

サーボモータとサーボアンプ間の配線は、シリアル通信によって省配線を実現しているものの、フルクローズ制御を行うためには、サーボアンプに外部センサを接続する必要があり、外部センサの接続方法が異なる場合は、サーボアンプ側の外部センサの受信回路をそれぞれの仕様にあわせて設計する必要があり、サーボアンプを小型化するのに課題となっていた。

また、一つの外部センサを用いて、複数の軸でフルクローズ制御を構成する場合、外部センサから各サーボアンプに対してそれぞれ配線をするか、外部センサが複数の軸との配線ができない場合は、複数の外部センサを用意し、その各外部センサを各サーボアンプに接続する必要があった。

さらに、上位マスタ側で、外部センサの情報を取り込んだ場合、取り込んだ外部センサ情報に異常がないかを確認し、異常が検出された場合には異常処理を実行する必要があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、フルクローズ制御するにあたり、省配線が可能かつ異常検出が容易な使い勝手のよいサーボシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、上位マスタと複数のサーボアンプ間をネットワークで接続してフルクローズ制御するサーボシステムにおいて、前記マスタにネットワーク接続された異常検出機能を有する外部センサを備え、前記外部センサの位置情報には検出異常の有無フラグを含み、前記ネットワークを介してサーボアンプで前記外部センサの異常有無を検出する。上位マスタは、読み出された外部センサの情報に基づき異常検出処理を行うことなくネットワークを通じてサーボアンプに送信し、サーボアンプは外部センサの異常有無に応じて、通常処理あるいは異常処理を行う。

本発明のサーボシステムによれば、外部センサとサーボアンプ間の省配線が可能になる。また、サーボアンプ側で外部センサの異常を検出するため、上位マスタ処理の簡素化が図れる。さらに、サーボアンプ側で異常状況を表示すれば、現場で使い勝手のよいサーボシステムとなる。

本願発明のサーボシステムは、上位マスタと複数のサーボアンプ間をネットワークで接続してフルクローズ制御するサーボシステムにおいて、前記マスタにネットワーク接続された異常検出機能を有する外部センサを備え、外部センサの位置情報には検出異常の有無フラグを含み、その位置情報を上位マスタが読み出し、上位マスタは外部センサの異常検出処理をすることなく、ネットワークで接続されたサーボアンプに外部センサの位置情報を与え、異常があればサーボアンプが異常検出処理（異常検出時のモータ制御処理）を行う。

このように、外部センサが検出した位置情報は、ネットワークを介してサーボアンプに与えるため上位マスタの処理を容易にしながらサーボアンプで異常を検出することができる。

図１において、上位マスタ（コントローラ）１には、スレーブとなるサーボアンプ２，３，４が通信によりリング接続され、前段の通信出力が後段の通信入力に順次接続され、通信の終端は、上位マスタ１の通信入力部に接続されている。

サーボアンプ２，３，４には、それぞれ駆動するサーボモータ５，６，７が接続され、サーボモータ２，３，４には、それぞれモータ位置を検出するためのエンコーダが搭載されている。

実施例１のサーボシステムでは、サーボモータ５とサーボモータ６とで、ワーク９（一つの軸）を駆動する。ネットワーク指令にて動作量を同時にサーボアンプ２とサーボアンプ３に与えることにより、同期した制御が可能である。

外部センサとしてのリニアスケール８は、上位マスタ１に接続されており、ワーク９の位置情報と検出異常の有無フラッグを含んだデータブロック（図２）を、専用のシリアル通信で出力する。

リニアスケール８（レーザ距離計）は、異常検出機能を備えており、例えば、レーザ光が何らかの理由で遮られてレーザ測位が正常に行うことができなかった場合、検出異常と
判断し、異常検出の有無フラグをＯＮにする。また、正常時には、異常検出の有無フラグをＯＦＦにする。

ところで、リニアスケール８と上位マスタ１間で断線が発生した場合、上位マスタ１はリニアスケール８から位置情報が受信できないため、上位マスタ１の読み出した異常検出フラグは０となる。このことから、異常検出の有無フラグが０の状態をＯＮと定義すれば、リニアスケール８と上位マスタ１間の断線も含めた異常の有無を検出できる。

このように、サーボモータ５とサーボモータ６で駆動されるワーク９の位置情報は、リニアスケール８により検出され、異常情報を含むデータブロックが一旦上位マスタ１で読み出される。このデータブロックは、通信によりサーボアンプ２とサーボアンプ３に送信される。サーボアンプ２とサーボアンプ３は、通信で受け取った異常検出の有無フラグのＯＮ／ＯＦＦを読み取ることで、位置情報が正常か異常かを判断する。

異常がなければ、位置情報を用いて制御処理に用いる。異常が検出された場合、前回受信した正しい位置情報を用いて制御し、あるいは、前回受信した正しい位置情報を元に、計算により算出した推定された位置情報を用いて制御（バックアップ処理）する。

そして、異常検出の有無フラグが複数回連続してＯＮしていた場合、サーボアンプ２およびサーボアンプ３はリニアスケール８が異常（破損）と判断し、トリップしてモータ駆動を行わない。

これにより、上位マスタ１は、リニアスケール８の異常状態を判断する必要がなくなり、２つのサーボアンプに対しては、ネットワーク接続により外部センサからの直接配線が不要となり、省配線にてフルクローズ制御を実施できる。また、上位マスタ１と各サーボアンプ間の通信が遮断された場合、サーボアンプが通信タイムアウトを検出し、トリップするため、モータの駆動を中止し、リニアスケールの状態にかかわらず、安全に停止することができる。

なお、実施例１では、リング形式による接続例を示したが、バス形式の接続であっても、通信を用いて上位マスタとサーボアンプを接続すれば、同様の効果を得ることができる。

また、外部センサとして、レーザ距離計のリニアスケールによる例を示したが、その他のセンサであっても、異常検出機能を備えていれば、同様の効果を得ることができる。

また、サーボアンプが１台であっても、外部センサを上位マスタにネットワーク接続することで、外部センサにあわせた専用の受信回路が不要となるため、サーボアンプを小型化できる。

さらに、サーボアンプの有する表示機能を用いて、リニアスケールの異常検出回数を表示させてもよく、異常発生状態を容易に監視することが可能となり、信頼性の高いシステムを構築することが可能となる。

本発明のサーボシステムは、省配線が可能で使い勝手がよく、サーボアンプ側で異常を検出して高精度なフルクローズ制御を実現するのに有用である。

本発明の実施例１におけるサーボシステムのブロック構成図 本発明の実施例１におけるリニアスケールのデータブロック図

符号の説明

１ 上位マスタ（コントローラ）
２，３，４ サーボアンプ（スレーブ）
５，６，７ サーボモータ
８ リニアスケール（外部センサ）
９ ワーク（１つの軸）

Claims (2)

1. 上位マスタと複数のサーボアンプ間をネットワークで接続してフルクローズ制御するサーボシステムにおいて、前記マスタにネットワーク接続された異常検出機能を有する外部センサを備え、前記外部センサの位置情報には検出異常の有無フラグを含み、前記ネットワークを介してサーボアンプで前記外部センサの異常有無を検出することを特徴とするサーボシステム。
2. サーボアンプは、外部センサの異常フラグを連続複数回検出したときにセンサ異常と判断する請求項１に記載のサーボシステム。