JP2011200030A - Controller of production apparatus and stop control method of motor for production apparatus - Google Patents

Controller of production apparatus and stop control method of motor for production apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of a production apparatus, which can quickly stop a motor with a simple structure even if a fault occurs in a position detector.SOLUTION: The controller operates a dynamic brake (S5) at first if abnormality of the position detector is determined (S1:YES), and estimates a present electric angle θof a servo motor from values of the respective phase currents of the servo motor, which are detected during a braking period, concretely, from a ratio of respective phase currents Iu, Iv and Iw (S6 to S9). When the dynamic brake is canceled, counter torque braking is performed in accordance with the estimated electric angle θ(S12).

Description

本発明は、例えばロボットのような生産機器に使用されるモータを制御する制御装置,及び生産機器用モータの停止制御方法に関する。   The present invention relates to a control device that controls a motor used in production equipment such as a robot, and a stop control method for a production equipment motor.

ロボットシステムについては、故障の発生を極力抑止するために十分な考慮を払った上で設計や生産が行われている。しかしながら、経年劣化や、設計時の想定を上回る負荷が加わるなどした結果、一部の部品に故障が発生することが避けられない場合がある。そのような故障の一つとして、ロボット本体各軸のサーボモータに配置されている、例えばロータリエンコーダやレゾルバなどの位置検出器が故障したり、これらの位置検出器とロボットの制御装置との間を接続する通信線が断線するケースが想定される。
このような故障が発生するとサーボモータの制御を正確に行うことが不能になるため、ロボットの動作を緊急停止させる必要がある。従来、ロボットの動作を緊急停止させるには、サーボモータの逆起電力を利用するダイナミックブレーキ(発電制動,短絡制動)や(例えば特許文献1参照)、本来はロボット本体のアーム姿勢を重量に抗して保持するために用いる機械式ブレーキを作動させることが一般的である。
Robot systems are designed and produced with sufficient considerations to minimize the occurrence of failures. However, it may be unavoidable that some parts may fail as a result of aged deterioration or a load exceeding the design assumption. As one of such failures, for example, a position detector such as a rotary encoder or resolver arranged in the servo motor of each axis of the robot body fails, or between these position detectors and the robot controller. It is assumed that the communication line connecting is disconnected.
When such a failure occurs, it becomes impossible to accurately control the servo motor, and it is necessary to urgently stop the operation of the robot. Conventionally, in order to stop the operation of the robot urgently, dynamic braking (power generation braking, short-circuit braking) using the back electromotive force of the servo motor (see, for example, Patent Document 1), or the arm posture of the robot body originally resists the weight. It is common to actuate a mechanical brake that is used to hold it.

しかしながら、ダイナミックブレーキでは必ずしも十分な制動力が得られず、ロボット本体の動作を完全に停止させるまでに長い時間を要する。また、機械式ブレーキでは、通常の使用状態に比較すると負荷が過度に掛るため劣化を速めてしまい、本来の使用時に制動力が不足する事態を招くおそれがある。緊急停止用として、別途機械式ブレーキを設けることも考えられるが、ロボットの配置スペースが余分に必要になると共にコストアップに直結するため、容易に採用はできない。
例えば特許文献2には、位置センサレス制御を行っているモータが脱調した場合でも、モータを目標位置で停止させることができるように、同期運転制御との連携を適切に行うようにした技術が開示されている。
However, the dynamic brake does not always provide a sufficient braking force, and it takes a long time to completely stop the operation of the robot body. Further, in the mechanical brake, compared with a normal use state, a load is excessively applied, so that deterioration is accelerated, and there is a possibility that a braking force is insufficient at the time of original use. Although it is conceivable to provide a separate mechanical brake for emergency stop, it requires an extra space for the robot and is directly connected to cost increase, so it cannot be easily adopted.
For example, Patent Document 2 discloses a technology that appropriately performs cooperation with synchronous operation control so that the motor can be stopped at the target position even when the motor performing position sensorless control steps out. It is disclosed.

特開2001−204184号公報JP 2001-204184 A 国際公開WO00/004632号公報International Publication WO00 / 004632

すなわち、位置検出器が故障等することでロータの電気角を得ることができなくなった場合は、特許文献2のように位置センサレス制御を行えば電気角を推定することはできる。しかしながら、本来は位置検出器を用いてモータを制御することを前提とした構成であるにもかかわらず、緊急時に対処するためだけに位置センサレス制御も可能となる構成も採用することは、やはり開発コスト等が余分に必要となってしまう。   That is, if the electrical angle of the rotor cannot be obtained due to a failure or the like of the position detector, the electrical angle can be estimated by performing position sensorless control as in Patent Document 2. However, it is still a development that adopts a configuration that allows position sensorless control only to cope with an emergency in spite of the configuration that is supposed to control the motor using a position detector. Extra costs are required.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、位置検出器に故障が発生した場合でも、簡単な構成で迅速にモータを停止させることができる生産機器の制御装置,及び生産機器用モータの停止制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for production equipment capable of quickly stopping a motor with a simple configuration even when a failure occurs in a position detector, and production. An object of the present invention is to provide a device motor stop control method.

請求項1記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、異常判定手段が位置検出器の異常を判定すると以下のようにモータの停止制御を行う。先ず、発電制動を開始させ、その制動期間中に検出されるモータの各相電流の比からモータの現在の電気角を推定する。そして、発電制動を解除すると推定した電気角に応じて逆トルク制動を行う。すなわち、位置検出器に故障等が発生することでモータの電気角を得ることができなくなった場合でも、発電制動中に検出されるモータの各相電流比を参照すれば、現在の電気角を推定することができる。そして、推定した電気角に基づいてモータに逆トルク制動を作用させることが可能となる。   According to the control device for a production device of the first aspect, the stop control means performs the stop control of the motor as follows when the abnormality determination means determines the abnormality of the position detector. First, dynamic braking is started, and the current electrical angle of the motor is estimated from the ratio of each phase current of the motor detected during the braking period. Then, reverse torque braking is performed according to the electrical angle estimated to cancel the power generation braking. In other words, even if it becomes impossible to obtain the electrical angle of the motor due to a failure or the like in the position detector, the current electrical angle can be calculated by referring to the motor phase current ratio detected during dynamic braking. Can be estimated. And it becomes possible to make reverse torque braking act on a motor based on the estimated electrical angle.

この停止制御は、緊急停止用のブレーキ機構などを別途設けることなく、また、位置センサレス制御のように複雑な演算を行わずとも、簡単な制御で制動力が高い逆トルク制動を作用させ得る。したがって、生産機器の配置スペースを余分に要したり、制御装置の開発コスト等を上昇させることなく、位置検出器の異常発生時に各軸モータを迅速に停止させて生産機器の動作を停止させることができる。   In this stop control, reverse torque braking with a high braking force can be applied with simple control without separately providing an emergency stop brake mechanism or the like and without performing complicated calculation as in the position sensorless control. Therefore, it is possible to stop the operation of the production equipment by quickly stopping each axis motor when an abnormality occurs in the position detector without requiring extra space for the production equipment or increasing the development cost of the control device. Can do.

請求項2記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、発電制動の作用期間中に検出されるモータの各相電流の2乗和とモータの定数及び回転速度に応じて決まる係数との関係から当該回転速度を推定すると、逆トルク制動を行っている期間に、推定した電気角及び回転速度から所定時間経過後の回転回数及び電気角を予測する。ここで、ある時点を基準として永久磁石モータが回転した量を「回転位置」と称し、上記の所定時間経過後について予測した回転回数及び電気角を「次回予測回転位置」と称す。   According to the control apparatus for production equipment according to claim 2, the stop control means is a coefficient determined according to a sum of squares of each phase current of the motor detected during an operation period of the dynamic braking, a constant of the motor, and a rotation speed. When the rotational speed is estimated from the relationship, the number of rotations and the electrical angle after a predetermined period of time are predicted from the estimated electrical angle and rotational speed during the period of reverse torque braking. Here, the amount of rotation of the permanent magnet motor with respect to a certain point in time is referred to as “rotational position”, and the number of rotations and the electrical angle predicted after the predetermined time has elapsed are referred to as “next predicted rotational position”.

そして、前記所定時間の経過後に再度発電制動を行うと、当該発電制動期間に推定した電気角に応じて複数の予測回転位置候補を設定し、それら複数の予測回転位置候補のうち、次回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定する。すなわち、逆トルク制動を行っている期間は回転位置の変化を正確に把握できないので、逆トルク制動を開始した時点での推定電気角及び回転速度から、時間経過に応じた回転回数及び電気角;回転位置を予測する。また、所定時間の経過後に再度発電制動を行った期間に推定した電気角は、電気角1周期以上の誤差を含む可能性がある。   When power generation braking is performed again after the predetermined time has elapsed, a plurality of predicted rotation position candidates are set according to the electrical angle estimated during the power generation braking period, and the next predicted rotation among the plurality of predicted rotation position candidates is set. The value closest to the position is determined as the predicted rotation position. That is, since the change of the rotational position cannot be accurately grasped during the period of reverse torque braking, the number of rotations and the electrical angle corresponding to the passage of time from the estimated electrical angle and rotational speed at the time of starting reverse torque braking; Predict the rotational position. In addition, the electrical angle estimated during the period in which power generation braking is performed again after the lapse of a predetermined time may include an error of one electrical angle period or more.

そこで、推定した電気角に応じて複数の予測位置候補を設定し、それら複数の予測位置候補のうち次回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定すれば回転位置を妥当に決定できる。このように回転位置を決定することで、モータにより駆動される生産機器の最終的な停止位置を予測できるので、各軸間の回転位置関係を補正しながら、例えばロボットのアーム先端が直線上を移動するようにして停止することが可能となる。   Therefore, if a plurality of predicted position candidates are set according to the estimated electrical angle, and a value closest to the next predicted rotation position among the plurality of predicted position candidates is determined as the predicted rotation position, the rotation position is determined appropriately. it can. By determining the rotational position in this way, it is possible to predict the final stop position of the production equipment driven by the motor, so that, for example, the tip of the robot arm moves on a straight line while correcting the rotational positional relationship between the axes. It is possible to stop as if moving.

請求項3記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、モータが停止するまで発電制動と逆トルク制動とを交互に繰り返し実行するので、逆トルク制動を繰り返し作用させてモータの停止をより早めることができる。   According to the control device for production equipment according to claim 3, since the stop control means repeatedly executes power generation braking and reverse torque braking alternately until the motor stops, the reverse torque braking is repeatedly applied to stop the motor. Can be accelerated.

請求項4記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、最初の発電制動を開始させる前に、異常判定手段が異常を判定する直前に得られていた位置検出信号に基づいて逆トルク制動を一定時間行う。そして、逆トルク制動を行っている期間に一定時間経過後の回転回数及び電気角を予測し(初回予測回転位置)、最初の発電制動を開始すると、当該発電制動期間に推定した電気角に応じて複数の予測回転位置候補を設定し、それら複数の予測回転位置候補のうち、前記初回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定する。   According to the production device control device of the fourth aspect, the stop control means reverses based on the position detection signal obtained immediately before the abnormality determination means determines abnormality before starting the first dynamic braking. Torque braking is performed for a certain time. Then, the number of rotations and the electrical angle after a lapse of a certain time are predicted during the period of reverse torque braking (initial predicted rotational position), and when the first dynamic braking is started, the electrical angle estimated in the dynamic braking period is determined. A plurality of predicted rotational position candidates are set, and among those predicted rotational position candidates, a value closest to the initial predicted rotational position is determined as the predicted rotational position.

すなわち、異常が判定された時点の直前に得られていた位置検出信号は、そこまでに行われていた制御と連続性を有している妥当な値とみなせるので、発電制動を開始する前に逆トルク制動を行うことで、モータの停止を一層早めることができる。そして請求項3と同様に、逆トルク制動を行っている期間は一定時間経過後の回転位置を予測して、最初の発電制動を開始した場合の回転位置を妥当に決定できる。   In other words, the position detection signal obtained immediately before the time when the abnormality is determined can be regarded as a reasonable value having continuity with the control performed so far, so before starting dynamic braking By performing reverse torque braking, the motor can be stopped more quickly. Similarly to the third aspect, during the period of reverse torque braking, the rotational position after the elapse of a fixed time can be predicted, and the rotational position when the first dynamic braking is started can be determined appropriately.

請求項5記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、逆トルク制動を行っている期間に予測した電気角と、発電制動期間に推定した電気角との誤差量Er(n)を求め、誤差量Er(n)が減少した場合は前記所定時間(逆トルク制動作用時間)を長くし、誤差量が増加した場合は前記所定時間を短くする。尚、nは周期的に求められる誤差量のある周期を示す(…n−1,n,n+1,…)。すなわち、逆トルク制動の制動力は、モータの電気角に対する通電電流の位相差に応じて決まるので、誤差量Er(n)が大きくなり通電電流の位相差を適切に付与できなくなると制動力が低下する。そこで、誤差量Er(n)が増加した場合は逆トルク制動の作用時間を短くして電気角の推定精度を向上させる。またこの場合、逆トルク制動を作用させる回数が増加する場合もあるが、それにより制動力を確実に与えてモータを短い時間で停止させることができる。   According to the control device for a production device according to claim 5, the stop control means has an error amount Er (n) between the electrical angle predicted during the reverse torque braking period and the electrical angle estimated during the power generation braking period. When the error amount Er (n) decreases, the predetermined time (reverse torque braking operation time) is lengthened, and when the error amount increases, the predetermined time is shortened. Here, n indicates a period with an error amount periodically obtained (... n-1, n, n + 1, ...). That is, the braking force of reverse torque braking is determined according to the phase difference of the energization current with respect to the electrical angle of the motor. Therefore, if the error amount Er (n) becomes large and the phase difference of the energization current cannot be appropriately applied, the braking force is increased. descend. Therefore, when the error amount Er (n) increases, the operation time of reverse torque braking is shortened to improve the estimation accuracy of the electrical angle. In this case, the number of times reverse torque braking is applied may increase, but it is possible to reliably apply the braking force and stop the motor in a short time.

請求項6記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、今回決定する所定時間をTRB(n),前回決定した所定時間をTRB(n−1),予め定めた電気角の推定精度をPcとすると、所定時間TRB(n)を
RB(n)=TRB(n−1)×Pc/Er(n)
で決定する。斯様に決定すれば、逆トルク制動の作用時間TRB(n)は、電気角の推定精度Pcと誤差量Er(n)との比に応じて、Pc<Er(n)であれば前回の時間TRB(n−1)よりも短く、Pc>Er(n)であれば前回の時間TRB(n−1)よりも長くなるように決定される。したがって、システム上必要とされる推定精度に応じて、作用時間TRB(n)を適切に決定できる。
According to the control device for a production device according to claim 6, the stop control means sets TRB (n) as the predetermined time determined this time, TRB (n-1) as the predetermined time determined last time, and a predetermined electrical angle. When the estimated accuracy of Pc is Pc, the predetermined time T RB (n) is set to T RB (n) = T RB (n−1) × Pc / Er (n)
To decide. If determined in this manner, the reverse torque braking operation time T RB (n) is determined according to the ratio between the electrical angle estimation accuracy Pc and the error amount Er (n), if Pc <Er (n). The time T RB (n−1) is shorter than the previous time T RB (n−1), and if Pc> Er (n), it is determined to be longer than the previous time T RB (n−1). Therefore, the action time T RB (n) can be appropriately determined according to the estimation accuracy required in the system.

請求項7記載の生産機器の制御装置によれば、停止制御手段は、所定の監視時間内に、誤差量Erが推定精度Pcを超える比率が所定値以上になると、以降の逆トルク制動を禁止して発電制動のみを行うようにする。すなわち、外乱等の影響により電気角の推定精度が向上しない場合は、誤差量Erが推定精度Pcを下回らなくなる。そこで、監視時間内に誤差量Erが必要な推定精度Pcを超える比率が所定値を超えると、以降は発電制動のみを行うようにする。斯様に構成すれば、逆トルク制動を適切に作用させることができない状況下でも、モータを確実に停止させることができる。   According to the control device for a production device according to claim 7, the stop control means prohibits the subsequent reverse torque braking when the ratio that the error amount Er exceeds the estimated accuracy Pc becomes a predetermined value or more within a predetermined monitoring time. Thus, only dynamic braking is performed. That is, when the electrical angle estimation accuracy is not improved due to the influence of disturbance or the like, the error amount Er does not fall below the estimation accuracy Pc. Therefore, when the ratio that the error amount Er exceeds the required estimation accuracy Pc within a monitoring time exceeds a predetermined value, only dynamic braking is performed thereafter. If comprised in this way, a motor can be stopped reliably also in the condition where reverse torque braking cannot be made to act appropriately.

第1実施例であり、制動処理の内容を示すフローチャートThe flowchart which is the 1st example and shows the contents of braking processing 電気角に応じたモータの三相電流波形を示す図Diagram showing motor three-phase current waveform according to electrical angle 各相電流の位相関係を単位円上で示す図Diagram showing the phase relationship of each phase current on the unit circle モータの回転数と制動トルクとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the rotation speed of a motor and braking torque 電気角と駆動電流との位相差に応じてサーボモータに発生する回転力と、固定子−回転子間に作用する吸引・反発力とが変化する状態を示す図The figure which shows the state from which the rotational force which generate | occur | produces in a servomotor according to the phase difference of an electrical angle and a drive current, and the attraction / repulsion force which acts between a stator and a rotor change. 図1の処理に対応するタイミングチャートTiming chart corresponding to the process of FIG. 図6の期間Bで行う回転位置RPの決定を説明する図Diagram for explaining the determination of the rotational position R P performed in the period B in FIG. 6 サーボモータの駆動系及び制御系を示すブロック図Block diagram showing servo motor drive system and control system ロボットシステムの構成を示す図Diagram showing the configuration of the robot system 第2実施例を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the second embodiment 第3実施例を示す図10の一部相当図Partial equivalent diagram of FIG. 10 showing the third embodiment

(第1実施例)
以下、第1実施例について図1ないし図9を参照して説明する。図9は、ロボットシステムの構成を示す。このロボット本体(産業機器)1は、ベース(回転軸)2上に、この場合6軸のアームを有し、そのアームの先端には、図示しないハンド等のツールが取り付けられる。前記ベース2上には、第1関節J1を介して第1のアーム3が回転可能に連結されている。この第1のアーム3には、第2関節J2を介して上方に延びる第2のアーム4の下端部が回転可能に連結され、さらに、この第2のアーム4の先端部には、第3関節J3を介して第3のアーム5が回転可能に連結されている。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 9 shows the configuration of the robot system. This robot body (industrial equipment) 1 has a 6-axis arm on a base (rotating shaft) 2 in this case, and a tool such as a hand (not shown) is attached to the tip of the arm. A first arm 3 is rotatably connected to the base 2 via a first joint J1. A lower end portion of a second arm 4 extending upward via the second joint J2 is rotatably connected to the first arm 3, and a third portion is connected to a tip portion of the second arm 4. The third arm 5 is rotatably connected via the joint J3.

この第3のアーム5の先端には第4関節J4を介して第4のアーム6が回転可能に連結され、この第4のアーム6の先端には第5関節J5を介して第5のアーム7が回転可能に連結され、この第5のアーム7には第6関節J6を介して第6のアーム8が回転可能に連結されている。なお、各関節J1〜J6においては、サーボモータ9(1〜6)により(図7参照)各アーム3〜8を回転駆動するようになっている。   A fourth arm 6 is rotatably connected to the tip of the third arm 5 via a fourth joint J4, and a fifth arm is connected to the tip of the fourth arm 6 via a fifth joint J5. 7 is rotatably connected, and the sixth arm 8 is rotatably connected to the fifth arm 7 via a sixth joint J6. In addition, in each joint J1-J6, each arm 3-8 is rotationally driven by the servomotor 9 (1-6) (refer FIG. 7).

制御装置(停止制御手段)11は、各軸のサーボモータ9(1〜6)に対応して独立したドライバユニット(図8に示すインバータ16)を内蔵しており、これらのドライバユニットは制御回路13(図8参照)によって制御される。そして、ロボット1本体と制御装置11との間は、モータ線14及びエンコーダ線15によって接続されている。モータ線14はインバータ(駆動回路,図8参照)16の各相出力端子と、サーボモータ9の固定子巻線との間を接続する配線である。   The control device (stop control means) 11 incorporates independent driver units (inverters 16 shown in FIG. 8) corresponding to the servo motors 9 (1 to 6) of the respective axes, and these driver units are control circuits. 13 (see FIG. 8). The main body of the robot 1 and the control device 11 are connected by a motor line 14 and an encoder line 15. The motor line 14 is a wiring that connects between each phase output terminal of the inverter (drive circuit, see FIG. 8) 16 and the stator winding of the servo motor 9.

また、エンコーダ線15は、ロボット本体1の各軸について、サーボモータ9(1〜6)に配置されている位置検出器17(1〜6)(図8参照)と、制御装置11とを接続する配線である。位置検出器17は、例えばロータリエンコーダ等で構成され、サーボモータ9の回転子の絶対位置を例えば光学式により検出し、位置データを通信によって制御装置11に送信する。   The encoder line 15 connects the position detectors 17 (1 to 6) (see FIG. 8) disposed in the servo motors 9 (1 to 6) and the control device 11 for each axis of the robot body 1. Wiring. The position detector 17 is composed of, for example, a rotary encoder or the like, detects the absolute position of the rotor of the servo motor 9 by, for example, an optical method, and transmits position data to the control device 11 by communication.

図8は、サーボモータ9の駆動系及び制御系を示すブロック図である。インバータ16は、例えばパワートランジスタ等の6個のスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成されている。電源回路18は、6個のダイオードを三相ブリッジ接続して構成される整流回路19と平滑コンデンサ20とで構成され、三相交流電源21を整流・平滑してインバータ16に直流電源を供給する。   FIG. 8 is a block diagram showing a drive system and a control system of the servo motor 9. The inverter 16 is configured by connecting six switching elements such as power transistors in a three-phase bridge. The power supply circuit 18 includes a rectifier circuit 19 configured by connecting six diodes in a three-phase bridge and a smoothing capacitor 20, and rectifies and smoothes a three-phase AC power supply 21 to supply a DC power supply to the inverter 16. .

また、図8には、例えばマイクロコンピュータにより構成される制御回路13がソフトウェアにより実現する各機能をブロック化して示している。減算器22には、位置指令値と位置検出器17により検出される回転位置(回転回数+電気角=回転量)RPが与えられ、両者の差分(位置偏差)が乗算器23に出力される。乗算器23では、上記差分に位置ループ比例ゲインKppが乗じられ、その乗算結果が速度指令値として減算器24に出力される。減算器24には、上記回転位置RPを微分器25で微分して得られる速度が減算値として与えられる。 Further, FIG. 8 shows each function realized by software by the control circuit 13 configured by a microcomputer, for example. The subtractor 22 is given a position command value and a rotational position (number of rotations + electrical angle = rotation amount) R P detected by the position detector 17, and the difference (position deviation) between the two is output to the multiplier 23. The The multiplier 23 multiplies the difference by a position loop proportional gain Kpp, and outputs the multiplication result to the subtractor 24 as a speed command value. A speed obtained by differentiating the rotational position R P with the differentiator 25 is given to the subtractor 24 as a subtraction value.

減算器24における減算結果(速度偏差)は、乗算器26に与えられて速度ループ比例ゲインKvpが乗じられると加算器27に出力され、また積分器28に与えられて積分される。積分器28による積分結果は、乗算器29に与えられて速度ループ積分ゲインKviが乗じられると加算器27に出力される。加算器27における加算結果はトルク指令値となり、トルク制限器(リミッタ)32の入力端子に与えられる。トルク制限器32は、加算器27より出力されるトルク指令値を上限,下限で制限して座標変換部33U,33Vに出力する。座標変換部33U,33Vには、サーボモータ9に正弦波状の電流を通電するための波形データが記憶されており、位置検出器17が検出した機械角θM(位置検出信号)が与えられる。 The subtraction result (speed deviation) in the subtractor 24 is given to the multiplier 26 and multiplied by the speed loop proportional gain Kvp, and then outputted to the adder 27, and also given to the integrator 28 for integration. The integration result obtained by the integrator 28 is supplied to the multiplier 29 and is output to the adder 27 when multiplied by the speed loop integration gain Kvi. The addition result in the adder 27 becomes a torque command value and is given to the input terminal of the torque limiter (limiter) 32. The torque limiter 32 limits the torque command value output from the adder 27 at the upper limit and the lower limit, and outputs it to the coordinate conversion units 33U and 33V. The coordinate conversion units 33U and 33V store waveform data for applying a sinusoidal current to the servo motor 9, and are given the mechanical angle θ M (position detection signal) detected by the position detector 17.

座標変換部33は、位置検出器17が検出した機械角θM(位置検出信号)から得られる電気角θEに応じて正弦波状の電流波形データを読み出して出力する。そして、トルク制限器32を介して与えられるトルク指令値は、上記電流波形データに乗じられて振幅値を設定する。尚、座標変換部33U,33Vより出力される波形データには、120°の位相差が付与されている。 The coordinate conversion unit 33 reads and outputs sinusoidal current waveform data according to the electrical angle θ E obtained from the mechanical angle θ M (position detection signal) detected by the position detector 17. The torque command value given through the torque limiter 32 is multiplied by the current waveform data to set an amplitude value. The waveform data output from the coordinate conversion units 33U and 33V is given a phase difference of 120 °.

座標変換部33U,33Vより出力される波形データは、減算器36U,36Vに夫々与えられ、インバータ16のU,V相出力端子に夫々配置されている電流検出器37U,37Vにより検出されるU相電流,V相電流との差がとられる。電流検出器37U,37Vは、例えばカレントトランス(CT)等で構成される。減算器36U,36Vより出力される減算結果は、乗算器38U,38Vにより電流ループ比例ゲインKcpが乗じられて、PWM発生器・プリドライバ39に出力される。   The waveform data output from the coordinate conversion units 33U and 33V is given to the subtracters 36U and 36V, respectively, and is detected by the current detectors 37U and 37V arranged at the U and V phase output terminals of the inverter 16, respectively. The difference between the phase current and the V phase current is taken. The current detectors 37U and 37V are configured by, for example, a current transformer (CT). The subtraction results output from the subtractors 36U and 36V are multiplied by the current loop proportional gain Kcp by the multipliers 38U and 38V and output to the PWM generator / predriver 39.

すなわち、PWM発生器・プリドライバ39には、U,V相のPWM指令値のみが与えられ、PWM発生器・プリドライバ39は、上記PWM指令値に基づき内部でW相のPWM指令値を生成する。そしてPWM発生器・プリドライバ39は、インバータ16を構成する各スイッチング素子(例えばパワートランジスタやパワーMOSFET,IGBTなど)の制御端子(ベース又はゲート)に三相PWM信号を出力する。   That is, only the U and V phase PWM command values are given to the PWM generator / predriver 39, and the PWM generator / predriver 39 internally generates the W phase PWM command value based on the PWM command value. To do. The PWM generator / predriver 39 outputs a three-phase PWM signal to the control terminal (base or gate) of each switching element (for example, power transistor, power MOSFET, IGBT, etc.) constituting the inverter 16.

次に、本実施例の作用について図1乃至図7を参照して説明する。図9に示したように、ロボット本体1と制御装置11との間はモータ線14及びエンコーダ線15により接続されているが、エンコーダ線15が脱落して、位置検出信号が制御装置11側に出力されなくなる場合等が想定される。また、位置検出器17が異常検出機能付きである場合には、位置検出器17側で異常を検出した結果を、エラー情報として位置検出データに付加して制御装置11側に送信するようになっている。本実施例は、そのような状態が発生した場合に、サーボモータ9の回転をより短い時間で停止させるように制動を行う。   Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 9, the robot body 1 and the control device 11 are connected by the motor wire 14 and the encoder wire 15. However, the encoder wire 15 is dropped and the position detection signal is sent to the control device 11 side. The case where it stops outputting is assumed. When the position detector 17 has an abnormality detection function, the result of detecting an abnormality on the position detector 17 side is added to the position detection data as error information and transmitted to the control device 11 side. ing. In this embodiment, when such a state occurs, braking is performed so that the rotation of the servo motor 9 is stopped in a shorter time.

図1は、制御装置11による制動処理の内容を示すフローチャートである。尚、この処理は6軸のうち何れか1つの軸について示したものであり、6軸の全てについて同様に処理を行う。制御装置11は位置検出器17の出力信号を参照して、位置検出器17に異常が発生したか否かを判断する(ステップS1)。ここでは上述のように、エンコーダ線15が脱落したことで上記出力信号が入力されなくなったり、或いは出力信号に含まれているエラー情報を取得した場合に「異常」と判断する。位置検出器17の異常が検出されなければ(NO)、位置検出器17の出力信号からサーボモータ9の回転位置及び回転速度RVを検出し(ステップS2)、それらに基づきサーボモータ9を制御する(ステップS3)。 FIG. 1 is a flowchart showing the contents of the braking process by the control device 11. This process is shown for any one of the six axes, and the same process is performed for all six axes. The control device 11 refers to the output signal of the position detector 17 and determines whether or not an abnormality has occurred in the position detector 17 (step S1). Here, as described above, it is determined that the output signal is not input due to the encoder line 15 being dropped, or the error information included in the output signal is acquired as “abnormal”. If no abnormality is detected in the position detector 17 (NO), the rotational position and rotational speed R V of the servo motor 9 are detected from the output signal of the position detector 17 (step S2), and the servo motor 9 is controlled based on them. (Step S3).

また、位置検出器17は、ある時点を基準とするサーボモータ9の回転回数RNについても出力するようになっている。したがって、ステップS2で取得する「回転位置」とは、その時点の機械角θMと回転回数RNとから得られる、前回の取得時点からのロータの相対回転位置RP(回転量)である。 The position detector 17 is arranged to output also the rotation number R N of the servomotor 9 relative to the given time. Thus, "rotational position" is obtained in step S2, obtained from mechanical angle theta M at that time the number of rotations R N, is a relative rotational position of the rotor from the previous acquisition point R P (amount of rotation) .

以上のようにしてサーボモータ9の通常制御を行っている間に、位置検出器17の異常を検出すると(ステップS1:YES)、位置検出器17からは回転位置RPや回転速度RVに関する情報が得られなくなる。そこで、制御装置11は、その異常検出の直前にステップS2において得られていた回転位置RP及び回転速度RVに基づいて、サーボモータ9に予め設定した一定時間だけ逆トルク制動を行う(ステップS4)。この場合、サーボモータ9の現在の回転方向に対して作用する逆方向トルクが最大となるように、上記の回転位置(この場合、電気角θE)に対して、通電電流位相との位相差を付与する。図5に示すように、例えばサーボモータ9が右回転している場合に通電電流位相差を−90°とすれば、左回転方向への逆トルク制動力が最大に作用する。 If an abnormality of the position detector 17 is detected during the normal control of the servo motor 9 as described above (step S1: YES), the position detector 17 relates to the rotational position RP and the rotational speed R V. Information cannot be obtained. Therefore, the control device 11 performs reverse torque braking for a predetermined time preset in the servo motor 9 based on the rotational position R P and the rotational speed R V obtained in step S2 immediately before the abnormality detection (step S2). S4). In this case, the phase difference between the rotational current (in this case, the electrical angle θ E ) and the energized current phase is such that the reverse torque acting on the current rotational direction of the servo motor 9 is maximized. Is granted. As shown in FIG. 5, for example, if the energizing current phase difference is −90 ° when the servo motor 9 is rotating clockwise, the reverse torque braking force in the counterclockwise direction acts maximum.

逆トルク制動の作用時間が経過すると、続くステップS5において、サーボモータ9にダイナミックブレーキ(発電制動)を作用させる。ダイナミックブレーキは、例えばインバータ16の上アーム側スイッチング素子を全てOFF,下アーム側スイッチング素子を全てONにして、サーボモータ9の各相巻線に短絡電流を流すループを形成して行う。尚、必要に応じて、インバータ16の直流母線間にスイッチ及び回生抵抗素子の直列回路を設け、スイッチを閉じることで回生抵抗素子に電流を消費させても良い。   When the reverse torque braking operation time elapses, a dynamic brake (power generation braking) is applied to the servo motor 9 in the subsequent step S5. The dynamic brake is performed by, for example, turning off all the upper arm side switching elements of the inverter 16 and turning on all the lower arm side switching elements, and forming a loop for passing a short-circuit current to each phase winding of the servo motor 9. If necessary, a series circuit of a switch and a regenerative resistance element may be provided between the DC buses of the inverter 16, and the current may be consumed by the regenerative resistance element by closing the switch.

そして、ダイナミックブレーキを作用させている期間にサーボモータ9の各相電流Iu,Iv,Iwを得ると(ステップS6)、それらの電流から回転速度RVを演算して推定する(ステップS7)。したがって、ステップS5でダイナミックブレーキを作用させる時間は、ブレーキを開始した時点から各相電流Iu,Iv,Iwが安定するのに十分な時間とするのが望ましい。当該時間はモータの巻線インピーダンス等に応じて決まるが、例えば数m秒程度である。 Then, when the phase currents Iu, Iv, Iw of the servo motor 9 are obtained during the period in which the dynamic brake is applied (step S6), the rotational speed R V is calculated from these currents and estimated (step S7). Therefore, it is desirable that the time during which the dynamic brake is applied in step S5 is a time sufficient for the respective phase currents Iu, Iv, Iw to stabilize from the time when the brake is started. The time is determined according to the winding impedance of the motor or the like, and is about several milliseconds, for example.

ここで、ダイナミックブレーキと各相電流Iu,Iv,Iwとの関係について説明する。モータの巻線のインダクタンスをL,相電流をIとすると、巻線に通電される電流の変化に応じて発生する逆起電力は(−L×dI/dt)となり、ダイナミックブレーキ中は、特にモータの回転速度が高い領域ではインダクタンスLにより相電流Iが減少するので制動トルクは小さくなる。また、モータの回転速度が低い領域では、インダクタンスLの影響は小さくなるが、起電力も小さくなるのでやはり制動トルクは小さくなる。   Here, the relationship between the dynamic brake and the phase currents Iu, Iv, Iw will be described. Assuming that the inductance of the motor winding is L and the phase current is I, the back electromotive force generated in accordance with the change in the current passed through the winding is (−L × dI / dt), especially during dynamic braking. Since the phase current I is reduced by the inductance L in the region where the rotational speed of the motor is high, the braking torque becomes small. In the region where the rotational speed of the motor is low, the influence of the inductance L is small, but the electromotive force is also small, so that the braking torque is also small.

すなわち、ダイナミックブレーキは、限定された回転速度領域では制動力は高いが、低速,高速領域では逆トルク制動に比較して制動力が小さくなる。図4には、モータの回転数[rpm]と制動トルク[N・m]との関係の一例を示しており、900rpm付近で作用する制動トルクがピークとなっている。そして、ダイナミックブレーキを作用させている期間に得られる各相電流Iu,Iv,Iwは、次式で表わされる。
Iu={Vu−(N×dφu/dt+L×dIu/dt)}/R …(1.1)
Iv={Vv−(N×dφv/dt+L×dIv/dt)}/R …(1.2)
Iu={Vw−(N×dφw/dt+L×dIw/dt)}/R …(1.3)
但し、Vu,Vv,Vwは各相巻線への印加電圧(ダイナミックブレーキ中は0になる),φu,φv,φwは各相巻線と鎖交する界磁磁束,Nは巻線の巻回数,Rはここでは巻線の抵抗及びその他の配線等の外部抵抗である。
That is, the dynamic brake has a high braking force in a limited rotational speed region, but has a smaller braking force than the reverse torque braking in a low speed and high speed region. FIG. 4 shows an example of the relationship between the rotational speed [rpm] of the motor and the braking torque [N · m], and the braking torque acting near 900 rpm has a peak. Each phase current Iu, Iv, Iw obtained during the period in which the dynamic brake is applied is expressed by the following equation.
Iu = {Vu− (N × dφu / dt + L × dIu / dt)} / R (1.1)
Iv = {Vv− (N × dφv / dt + L × dIv / dt)} / R (1.2)
Iu = {Vw− (N × dφw / dt + L × dIw / dt)} / R (1.3)
Where Vu, Vv, and Vw are applied voltages to the respective phase windings (0 during dynamic braking), φu, φv, and φw are field magnetic fluxes linked to the respective phase windings, and N is a winding of the windings. Here, the number of times R is a resistance of the winding and an external resistance such as other wiring.

また、ダイナミックブレーキ中の各相電流Iu,Iv,Iwは、次式のように表わすこともできる。
Iu=k×sin(θE+σθE) …(2.1)
Iv=k×sin(θE+σθE+2π/3) …(2.2)
Iw=k×sin(θE+σθE+4π/3) …(2.3)
尚、σθEは、巻線インダクタンスLにより発生する電流位相ずれであるが、回転速度の関数となるので予め求めることができる。図2は、電気角θEと各相電流Iu,Iv,Iwとの関係を示しており(但しσθE=0の場合)、図3は、各相電流の位相関係を単位円上で示したものである。
Each phase current Iu, Iv, Iw during dynamic braking can also be expressed by the following equation.
Iu = k × sin (θ E + σθ E ) (2.1)
Iv = k × sin (θ E + σθ E + 2π / 3) (2.2)
Iw = k × sin (θ E + σθ E + 4π / 3) (2.3)
Note that σθ E is a current phase shift generated by the winding inductance L, but can be obtained in advance because it is a function of the rotational speed. FIG. 2 shows the relationship between the electrical angle θ E and each phase current Iu, Iv, Iw (provided that σθ E = 0), and FIG. 3 shows the phase relationship of each phase current on a unit circle. It is a thing.

(2.1)〜(2.3)式からは、(3)式の関係を導き出すことができ、
Iu2+Iv2+Iw2=1.5×k2 …(3)
(3)式から、係数kを求めることができる。係数kは、回転数やモータ及びインバータの特性から決まる値であり、予め係数kと回転数[rpm]との関係を求めておくことで(一般に線形になる)回転数;回転速度RVを正確に推定できる。そこで、ステップS7では(3)式に基づいて回転速度RVを算出する。例えばRV=α・kの関係にあるとすれば(αは比例係数)、回転速度RV
V=√{(Iu2+Iv2+Iw2)/1.5}/α …(4)
で求められる。但し√{}は括弧内の平方根である。
続くステップS8では(2.1)〜(2.3)式から逆三角関数を用いて(θE+σθE)を求める。すなわち、図2に示すように、三相電流の各振幅の比を満たす位相(θE+σθE)を一意に決定することができる。更に、続くステップS9では、電流位相ずれθEをステップS7で算出した回転速度RVの関数から求め、最終的に電気角θEを求める。
From the equations (2.1) to (2.3), the relationship of equation (3) can be derived,
Iu 2 + Iv 2 + Iw 2 = 1.5 × k 2 (3)
The coefficient k can be obtained from the equation (3). Coefficient k is a value determined by the characteristics of the rotating speed and the motor and the inverter, advance coefficient k and the rotational speed by previously obtained relation between [rpm] (becomes linear in general) rpm; rotation speed R V Accurate estimation. Therefore, in step S7, the rotation speed R V is calculated based on the equation (3). For example, if R V = α · k (α is a proportional coefficient), the rotational speed R V is R V = √ {(Iu 2 + Iv 2 + Iw 2 ) /1.5} / α (4)
Is required. Where √ {} is the square root in parentheses.
In the subsequent step S8, (θ E + σθ E ) is obtained from the equations (2.1) to (2.3) using an inverse trigonometric function. That is, as shown in FIG. 2, the phase (θ E + σθ E ) that satisfies the ratio of the amplitudes of the three-phase currents can be uniquely determined. Further, in the subsequent step S9, the current phase shift θ E is obtained from the function of the rotational speed R V calculated in step S7, and finally the electrical angle θ E is obtained.

以上のようにして、回転速度RV,電気角θEを推定すると、それらに基づいて、逆トルク制動を作用させた場合のサーボモータ9の回転位置RPを予測して確定し(ステップS10)、その時点でサーボモータ9が停止していなければ(ステップS11:NO)逆トルク制動を作用させる(ステップS12)。それから、ステップS5に戻り、以降はサーボモータ9が停止する(ステップS11:YES)まで、ダイナミックブレーキと逆トルク制動とを交互に作用させる。 As described above, the rotational speed R V, when estimating the electrical angle theta E, based on them to confirm and predict the rotational position R P of the servo motor 9 when allowed to act reverse torque braking (step S10 If the servo motor 9 is not stopped at that time (step S11: NO), reverse torque braking is applied (step S12). Then, the process returns to step S5, and thereafter, the dynamic brake and the reverse torque braking are alternately applied until the servo motor 9 stops (step S11: YES).

ステップS12で行う逆トルク制動は、予め決めることができる異常発生時の停止軌道をトレースしながら行う。すなわち、ステップS7〜S9で推定した回転速度RV,電気角θEに基づき、図8に示す制御系において通常の制御と同様に位置フィードバック制御,速度フィードバック制御を行いながら逆トルク制動を作用させる。推定した回転速度RVの変化履歴から制動が作用した結果による減速の度合いも判る。そして、回転速度RVと前記減速の度合いから短い時間が経過した後の電気角θEも推定できる。例えば、時刻tから微小時間Δtが経過した時点の電気角θE(t+Δt)は、時刻tに推定した電気角θE(t)に対して、
θE(t+Δt)≒θE(t)+RV×Δt …(5)
上記(5)式で近似できる。このようにして、時間経過に応じた推定電気角θEも用いながら相電流制御を継続する。
The reverse torque braking performed in step S12 is performed while tracing a stop trajectory at the time of occurrence of an abnormality that can be determined in advance. That is, based on the rotational speed R V and the electrical angle θ E estimated in steps S7 to S9, reverse torque braking is applied while performing position feedback control and speed feedback control in the control system shown in FIG. . From the change history of the estimated rotational speed R V , the degree of deceleration due to the result of braking is also known. The electrical angle θ E after a short time has elapsed can be estimated from the rotational speed R V and the degree of deceleration. For example, the electrical angle θ E (t + Δt) at the time when the minute time Δt has elapsed from time t is equal to the electrical angle θ E (t) estimated at time t.
θ E (t + Δt) ≈θ E (t) + R V × Δt (5)
It can be approximated by the above equation (5). In this way, the phase current control is continued while using the estimated electrical angle θ E corresponding to the passage of time.

図6は、図1の処理に対応するタイミングチャートを示しており、横軸は時刻T,縦軸はサーボモータ9の回転位置RP(=回転回数RN+機械角θM)である。尚、縦軸の変化は、回転位置RPの増加/減少に関わらず、回転位置RPが予測される最終的な停止位置に向けて変化して行く状態を示している。位置検出器17の異常が検出されると(S1:YES)最初の逆トルク制動が行われる(S4,期間A)。この期間では正確な位置情報が得られないため、常に適切な通電位相差を付与して逆トルク制動が行われるとは限らない。また、逆トルク制動を作用させた結果、予測される回転位置RPにもずれが生じる。 FIG. 6 shows a timing chart corresponding to the processing of FIG. 1, where the horizontal axis represents time T and the vertical axis represents the rotational position R P (= number of rotations R N + mechanical angle θ M ) of the servo motor 9. The change in the vertical axis, regardless of the increase / decrease of the rotational position R P, the rotational position R P indicates a state go changed toward the final stopping position to be predicted. When an abnormality of the position detector 17 is detected (S1: YES), the first reverse torque braking is performed (S4, period A). Since accurate position information cannot be obtained during this period, reverse torque braking is not always performed with an appropriate energization phase difference. Further, as a result of applying reverse torque braking, a deviation also occurs in the predicted rotational position R P.

期間Aが終了すると、ダイナミックブレーキを作用させる期間Bとなる(S5〜S10)。ここで、取得された相電流Iu,Iv,Iwから回転速度RV,電気角θEの推定が行われる。図7は、期間Bで行う回転位置RPの決定を説明したものである。図7中に示す「予測位置」は、回転速度RVの変化からこの決定時点に到達していると予測される回転位置RP(予測回転位置)である。(5)式で推定された電気角θEは、0DEG〜360DEGの間で決まるが、実際のサーボモータ9の回転位置RPは、期間Aの間にサーボモータ9が何回転しているかに応じて決まる。 When the period A ends, it becomes the period B in which the dynamic brake is applied (S5 to S10). Here, the rotational speed R V and the electrical angle θ E are estimated from the acquired phase currents Iu, Iv, Iw. FIG. 7 illustrates the determination of the rotational position R P performed in the period B. The “predicted position” shown in FIG. 7 is a rotational position R P (predicted rotational position) that is predicted to have reached this determination time point from a change in the rotational speed R V. The electrical angle θ E estimated by the equation (5) is determined between 0 DEG and 360 DEG, but the actual rotational position R P of the servo motor 9 depends on how many servo motors 9 rotate during the period A. It depends on it.

したがって、図7中に示す複数の「位置候補(予測位置候補)」は、上記の回転回数を考慮した、電気角0〜360度に相当する機械角を単位とする回転位置候補である。そして、「予測位置」に最も近い「位置候補」を、この時点で予測した回転位置RPとして決定する(予測回転位置として確定する)ことで誤差を補正する。次のステップS12での逆トルク制動は(期間A)、期間Bで予測した回転位置RPに基づいて制御を開始する。以降、ダイナミックブレーキと逆トルク制動とを交互に繰り返しながらサーボモータ9の回転を停止させる。ここで、ステップS4の実行後における期間Bで予測した回転位置RPが「初回予測回転位置」に対応し、ステップS12の実行後における期間Bで予測した回転位置RPが「次回予測回転位置」に対応する。 Accordingly, a plurality of “position candidates (predicted position candidates)” shown in FIG. 7 are rotation position candidates in units of mechanical angles corresponding to electrical angles of 0 to 360 degrees in consideration of the number of rotations described above. Then, the “position candidate” closest to the “predicted position” is determined as the rotational position R P predicted at this time (determined as the predicted rotational position), thereby correcting the error. The reverse torque braking in the next step S12 (period A) starts control based on the rotational position R P predicted in period B. Thereafter, the rotation of the servo motor 9 is stopped while alternately repeating the dynamic brake and the reverse torque braking. Here, the rotational position R P predicted in the period B after execution of step S4 corresponds to the “first predicted rotational position”, and the rotational position R P predicted in the period B after execution of step S12 is “the next predicted rotational position”. ".

尚、以上のプロセスでは、位置検出器17からの位置情報が得られなくても、サーボモータ9の回転位置RPを妥当に推定しつつ回転を停止させるので、最終的な停止位置がどの辺りになるかも事前に予測できる。そして、図9に示すような6軸のロボットであれば、各軸のサーボモータ6(1〜6)について同様の制御を行うことで各サーボモータ6(1〜6)の停止位置が夫々予測できる。したがって、それらを統括的に制御することで、各軸がばらばらに停止することなく、アームの手先が目標とする停止位置に到達するように連動させて制御することも可能となる。 In the above process, even if the position information from the position detector 17 is not obtained, the rotation is stopped while the rotation position R P of the servo motor 9 is appropriately estimated. It can be predicted in advance. And if it is a 6-axis robot as shown in FIG. 9, the same control is performed about the servomotor 6 (1-6) of each axis, and the stop position of each servomotor 6 (1-6) is each estimated. it can. Therefore, by controlling them comprehensively, it is possible to control them in conjunction with each other so that the hand of the arm reaches the target stop position without stopping each axis apart.

ここで、電気角θEの推定精度について検討する。
(1)逆トルク制動を作用させる条件
電気角θEの誤差が±90DEGを超えると逆トルク制動が作用しなくなり、逆に加速力を作用させる場合があるため、逆トルク制動を作用させるには、誤差を±90DEG未満とする必要がある。
(2)逆トルク制動で、ダイナミックブレーキよりも大きな制動力が得られる条件
図4に示すように、逆トルク制動では、一般的に定格トルクに対して3倍程度の制動力が得られる。一方、ダイナミックブレーキで得られる制動力は、最大でも定格トルクの2倍程度であり、高速領域ではより小さくなる。したがって、逆トルク制動における最大制動力の2/3程度であれば、ダイナミックブレーキよりも大きな制動力を得ることができる。この場合に必要な位相精度は±42DEG以下である。
(3)回転位置RPの推定に必要な精度
これについては、図7に示したように、予測位置が何れかの位置候補に近くなる程度の精度であれば良いから、±180DEG以下である。以上の3つの条件を考慮すると、結果として必要な推定精度は±42DEG以下となる。
Here, the estimation accuracy of the electrical angle θ E is examined.
(1) Conditions for applying reverse torque braking When the error of the electrical angle θ E exceeds ± 90 DEG, reverse torque braking does not work, and acceleration force may be applied. The error needs to be less than ± 90 DEG.
(2) Conditions under which reverse torque braking can provide a braking force greater than that of dynamic braking As shown in FIG. 4, reverse torque braking generally provides a braking force that is about three times the rated torque. On the other hand, the braking force obtained by the dynamic brake is at most about twice the rated torque, and becomes smaller in the high speed region. Therefore, if it is about 2/3 of the maximum braking force in reverse torque braking, a braking force larger than that of the dynamic brake can be obtained. In this case, the required phase accuracy is ± 42 DEG or less.
(3) Accuracy Necessary for Estimating Rotation Position R P As for this, as shown in FIG. 7, it is sufficient if the predicted position is close enough to any position candidate, so it is ± 180 DEG or less. . Considering the above three conditions, as a result, the required estimation accuracy is ± 42 DEG or less.

以上のように本実施例によれば、制御装置11は、位置検出器17の異常を判定すると、先ず、ダイナミックブレーキを作用させ、その制動期間中に検出されるサーボモータ9の各相電流の値から、具体的には各相電流Iu,Iv,Iwの比からサーボモータ9の現在の電気角θEを推定する。そして、ダイナミックブレーキを解除すると、推定した電気角θEに応じて逆トルク制動を行う。すなわち、位置検出器17に故障等が発生して電気角θEを得られなくなった場合でも、ダイナミックブレーキの作用中に検出される各相の電流値から現在の電気角θEを推定すれば、その電気角θEに応じてサーボモータ9に逆トルク制動を作用させることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the controller 11 determines that the position detector 17 is abnormal, first, the dynamic brake is applied, and each phase current of the servo motor 9 detected during the braking period is detected. Specifically, the current electrical angle θ E of the servo motor 9 is estimated from the ratio of the phase currents Iu, Iv, and Iw. When the dynamic brake is released, reverse torque braking is performed according to the estimated electrical angle θ E. In other words, even if the position detector 17 fails and the electrical angle θ E cannot be obtained, the current electrical angle θ E can be estimated from the current values of the phases detected during the operation of the dynamic brake. The reverse torque braking can be applied to the servo motor 9 according to the electrical angle θ E.

上記の位置推定停止制御は、緊急停止用のブレーキ機構などを別途設けることなく、また、位置センサレス制御のように複雑な演算を行わずとも、簡単な制御で制動力が高い逆トルク制動を作用させ得る。したがって、ロボットシステムの配置スペースを余分に要したり、制御装置11の開発コスト等を上昇させることなく、位置検出器17の異常発生時に各軸のサーボモータ9を迅速に停止させて、ロボット本体1の動作を停止させることができる。   The position estimation stop control described above applies reverse torque braking with high braking force with simple control without providing a separate brake mechanism for emergency stop and without performing complicated calculations like position sensorless control. Can be. Accordingly, the servo motor 9 of each axis is quickly stopped when an abnormality occurs in the position detector 17 without requiring extra space for the robot system or increasing the development cost of the control device 11. The operation of 1 can be stopped.

また、制御装置11は、各相電流Iu,Iv,Iwの2乗和とサーボモータ9の定数及び回転速度RVに応じて決まる係数kとの関係から回転速度RVを推定すると、逆トルク制動を行っている期間に、推定した電気角θE及び回転速度RVから所定時間経過後の回転位置を予測する。そして、所定時間の経過後に再度ダイナミックブレーキを行うと、そのダイナミックブレーキの作用期間に推定した電気角に応じて複数の予測位置候補を設定し、それら複数の予測位置候補のうち、予測した回転位置に最も近い値のものを予測回転位置RPとして確定する。したがって、回転位置RPを妥当に決定することができ、サーボモータ9により駆動されるロボット本体1の手先について最終的な停止位置を予測することが可能となる。例えば、各軸間の回転位置関係を補正しながら、手先が直線上を移動するようにして停止させることができる。 Further, the control unit 11, the individual phase currents Iu, Iv, when estimating the rotational speed R V from the relation between the coefficient k determined according to the constant and the rotational speed R V of the sum of squares and the servo motor 9 of Iw, reverse torque During the period of braking, the rotational position after the elapse of a predetermined time is predicted from the estimated electrical angle θ E and rotational speed R V. Then, when dynamic braking is performed again after a predetermined time has elapsed, a plurality of predicted position candidates are set according to the electrical angle estimated during the dynamic brake action period, and the predicted rotational position among the plurality of predicted position candidates is set. The value closest to is determined as the predicted rotation position R P. Therefore, it is possible to reasonably determine the rotational position R P, it is possible to predict the final stopping position for the hand of the robot body 1 which is driven by a servo motor 9. For example, the hand can be stopped so as to move on a straight line while correcting the rotational positional relationship between the axes.

また、制御装置11は、サーボモータ9が停止するまでダイナミックブレーキと逆トルク制動とを交互に繰り返し実行するので、逆トルク制動を繰り返し作用させてサーボモータ9の停止をより早めることができる。更に、制御装置11は、最初のダイナミックブレーキを開始させる前に、位置検出器17について異常を判定する直前に得られていた電気角θEに基づいて逆トルク制動を一定時間行い、その逆トルク制動期間についても上記と同様にして予測回転位置RPを確定する。 Further, since the control device 11 repeatedly executes dynamic braking and reverse torque braking alternately until the servo motor 9 stops, it is possible to make the servo motor 9 stop earlier by repeatedly applying reverse torque braking. Further, before starting the first dynamic brake, the control device 11 performs reverse torque braking for a predetermined time based on the electrical angle θ E obtained immediately before determining the abnormality of the position detector 17, and the reverse torque Also for the braking period, the predicted rotational position R P is determined in the same manner as described above.

すなわち、異常が判定された時点の直前に位置検出器17より得られていた電気角θEは、その時点までに行っていた制御と連続性を有している妥当な値とみなせるので、ダイナミックブレーキを開始する前に逆トルク制動を行うことで、サーボモータ9の停止を一層早めることができる。そして逆トルク制動を行っている期間は一定時間経過後の回転位置RPを予測・確定して、最初のダイナミックブレーキを開始した場合の回転位置RPを妥当に決定できる。また、逆トルク制動を行っている期間は、推定した電気角θE、回転速度RVから、経過時間におけるサーボモータ9の電気角θEを常に求めながら制動をかける。 That is, the electrical angle θ E obtained from the position detector 17 immediately before the time point when the abnormality is determined can be regarded as a reasonable value having continuity with the control performed up to that time point. By performing reverse torque braking before starting braking, the servo motor 9 can be stopped more quickly. The period in which performs inverse torque braking is predicted, determining the rotational position R P after the lapse of a certain time, it can reasonably determine the rotational position R P in the case of starting the first dynamic brake. Further, during reverse torque braking, braking is applied while always obtaining the electrical angle θ E of the servo motor 9 at the elapsed time from the estimated electrical angle θ E and rotational speed R V.

(第2実施例)
図10は本発明の第2実施例であり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例の構成は第1実施例と同様であり、制御装置11により行われる制御内容が若干相違している。すなわち、ステップS11で「NO」と判断すると、ステップS13〜S16を実行するようになっている。
(Second embodiment)
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, different parts will be described. The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the control content performed by the control device 11 is slightly different. That is, if “NO” is determined in the step S11, the steps S13 to S16 are executed.

ステップS13では、ステップS8で算出した電気角θEBと、ステップS4,若しくは前回実行した(ステップS12に替わる)ステップS16で逆トルク制動を作用させた期間に推定した電気角θEAとの誤差Er(n)を算出する。すなわち、
Er(n)=θEB(B)−θEA …(6)
とする。そして、その誤差に基づき、ステップS15で逆トルク制動を作用させる時間(所定時間)を算出する(ステップS14)。ここでの作用時間TRBの算出は、例えば以下のようにして行う。今回求める作用時間をTRB(n),前回の作用時間をTRB(n−1),第1実施例で検討した電気角θEの必要推定精度をPcとすると、
RB(n)=TRB(n−1)×Pc/{Er(n)+β} …(7)
で作用時間TRB(n)(期間Aの長さに相当)を求める。尚、βは余裕度であり、実際の制御・駆動系に応じてあらかじめ決定しておく。前回の作用時間TRB(n−1)についても初期値を設定しておく。作用時間TRB(n)を求めると、次回の演算用に、当該時間TRB(n)を前回値時間TRB(n−1)として記憶する(ステップS15)。
In step S13, an error Er between the electrical angle θ EB calculated in step S8 and the electrical angle θ EA estimated in step S4 or the period of time in which reverse torque braking was applied in step S16 executed previously (in place of step S12). (N) is calculated. That is,
Er (n) = θ EB (B) −θ EA (6)
And Then, based on the error, the time (predetermined time) during which reverse torque braking is applied in step S15 is calculated (step S14). The calculation of the action time T RB here is performed as follows, for example. Assuming that the working time obtained this time is T RB (n), the previous working time is T RB (n−1), and the required estimation accuracy of the electrical angle θ E examined in the first embodiment is Pc,
T RB (n) = T RB (n−1) × Pc / {Er (n) + β} (7)
To obtain the action time T RB (n) (corresponding to the length of the period A). Β is a margin and is determined in advance according to the actual control / drive system. An initial value is also set for the previous action time T RB (n−1). When the action time T RB (n) is obtained, the time T RB (n) is stored as the previous value time T RB (n−1) for the next calculation (step S15).

また、ここでは、nを周期的に求められる誤差量Erや作用時間TRBのある周期を示す意味で用いている(…n−1,n,n+1,…)。すなわち、(n)を今回の制御周期(或いは演算周期)で求めた値とすれば、(n−1)は、その前回の制御周期で求められた値を示す。 In addition, here, n is used to indicate a period with an error amount Er and an action time T RB that are periodically obtained (..., N−1, n, n + 1,...). That is, if (n) is a value obtained in the current control cycle (or calculation cycle), (n-1) represents a value obtained in the previous control cycle.

(7)式によれば、逆トルク制動の作用時間TRB(n)は、推定精度Pcと誤差量Er(n)に余裕度βを加えた値との比に応じて、Pc<{Er(n)+β}であれば前回の時間TRB(n−1)よりも短く、Pc>{Er(n)+β}であれば前回の時間TRB(n−1)よりも長くなるように決定される。これにより、電気角θEの推定精度を向上させる。そしてこの場合、逆トルク制動を作用させる回数は増加することになるが、制動力を確実に与えてサーボモータ9を短時間で停止させることができる。すなわち、上記の作用は作用時間TRB(n)の最適値を求めるための学習機能を実現している。 According to the equation (7), the reverse torque braking operation time T RB (n) depends on the ratio between the estimated accuracy Pc and the error amount Er (n) plus the margin β, Pc <{Er (N) + β} is shorter than the previous time T RB (n−1), and Pc> {Er (n) + β} is longer than the previous time T RB (n−1). It is determined. Thereby, the estimation accuracy of the electrical angle θ E is improved. In this case, the number of times reverse torque braking is applied increases, but the braking force can be reliably applied to stop the servo motor 9 in a short time. That is, the above action realizes a learning function for obtaining the optimum value of the action time T RB (n).

以上のように第2実施例によれば、制御装置11は、逆トルク制動期間Aに予測した電気角θEAと、ダイナミックブレーキ期間Bに推定した電気角θEBとの誤差量Er(n)を求め、誤差量Erが減少した場合は作用時間TRB(n)を長くし、誤差量Er(n)が増加した場合は作用時間TRB(n)を短くする。具体的には、(7)式により作用時間TRB(n)を決定する。したがって、システム上必要とされる推定精度Pcを基準とする誤差量Er(n)の増減に応じて作用時間TRB(n)を調整し、サーボモータ9に制動力を確実に与えることができる。 As described above, according to the second embodiment, the control device 11 determines the error amount Er (n) between the electrical angle θ EA predicted in the reverse torque braking period A and the electrical angle θ EB estimated in the dynamic brake period B. When the error amount Er decreases, the action time T RB (n) is lengthened, and when the error amount Er (n) increases, the action time T RB (n) is shortened. Specifically, the action time T RB (n) is determined by the equation (7). Therefore, the operating time T RB (n) can be adjusted according to the increase / decrease of the error amount Er (n) based on the estimated accuracy Pc required in the system, and the braking force can be reliably applied to the servo motor 9. .

(第3実施例)
図11は第3実施例であり、第2実施例と異なる部分について説明する。第3実施例では、第2実施例のように作用時間TRB(n)の学習機能を実現する場合に、電気角θEの推定精度が向上しない状況にあると推定される場合は、逆トルク制動を中止するように制御する。図11は、図10の一部相当図であり、ステップS11で「NO」と判断すると、後述するステップS27でセットされるRBストップフラグがセットされているか否かを判断する(ステップS21)。初期状態(例えば、ステップS1:YESの時点)ではRBストップフラグがクリアされているので(NO)次のステップS22に移行する。
(Third embodiment)
FIG. 11 shows the third embodiment, and the differences from the second embodiment will be described. In the third embodiment, when the learning function of the action time T RB (n) is realized as in the second embodiment, when it is estimated that the estimation accuracy of the electrical angle θ E is not improved, Control to stop torque braking. FIG. 11 is a partial equivalent diagram of FIG. 10. If “NO” is determined in the step S11, it is determined whether or not an RB stop flag set in a step S27 described later is set (step S21). Since the RB stop flag is cleared in the initial state (for example, at the time of step S1: YES), the process proceeds to the next step S22 (NO).

ステップS22では、誤差量Erが推定精度Pcを超えているか否かを判断し、Er>Pcでなければ(NO)ステップS23に移行し、Er>Pcであれば(YES)ステップS24に移行する。ステップS23ではErカウンタをデクリメントし(但しカウンタ値がゼロの場合はゼロを維持する)、ステップS24ではErカウンタをインクリメントする。ステップS23又はS24の実行後はステップS25に移行する。
ステップS25では、例えばステップS4の実行後に計時動作を開始させた監視タイマが、予め定めた監視時間相当する時間をカウントアップしたか否かを判断し、カウントアップしていなければ(NO)ステップS14に移行し、カウントアップした場合は(YES)ステップS26に移行する。ステップS26では、Erカウンタの値が所定値以上となったか否かを判断する。
In step S22, it is determined whether or not the error amount Er exceeds the estimated accuracy Pc. If Er> Pc is not satisfied (NO), the process proceeds to step S23. If Er> Pc is satisfied (YES), the process proceeds to step S24. . In step S23, the Er counter is decremented (however, when the counter value is zero, zero is maintained), and in step S24, the Er counter is incremented. After execution of step S23 or S24, the process proceeds to step S25.
In step S25, for example, it is determined whether or not the monitoring timer that has started the timing operation after execution of step S4 has counted up a time corresponding to a predetermined monitoring time, and if not counted up (NO), step S14. If the count is incremented (YES), the process proceeds to step S26. In step S26, it is determined whether or not the value of the Er counter is equal to or greater than a predetermined value.

すなわち、ステップS26における判断は、ステップS5〜S16のループを回る間の
監視時間内において、誤差量Erが推定精度Pcを超えた比率が所定値以上か否かを判断することに対応する。ステップS13で求められる誤差量Erが推定精度Pc以下となる比率が高い場合は、Erカウンタ値はゼロ若しくはゼロ付近の値になり、ステップS16で作用させる逆トルク制動の制動力を十分に得ることができると判断される。したがって、「NO」と判断するとErカウンタをクリアする(ステップS28)。
That is, the determination in step S26 corresponds to determining whether or not the ratio that the error amount Er exceeds the estimated accuracy Pc is equal to or greater than a predetermined value within the monitoring time during the loop of steps S5 to S16. When the ratio of the error amount Er obtained in step S13 to be equal to or less than the estimated accuracy Pc is high, the Er counter value becomes zero or a value near zero, and sufficient braking force for reverse torque braking applied in step S16 is obtained. It is judged that it is possible. Therefore, if it is determined “NO”, the Er counter is cleared (step S28).

一方、例えば外乱等の影響を受けることで誤差量Erが推定精度Pcを超える比率が高い場合は、Erカウンタ値はより大きな値を示すようになり、逆トルク制動の制動力を十分に得ることができない状態にあると推定される。したがって、ステップS26で「YES」と判断すると、RBストップフラグをセットして(ステップS27)ステップS5に移行する。RBストップフラグがセットされると、ステップS21では「YES」と判断されるのでステップS5に移行する。これにより、以降は逆トルク制動を作用させず、サーボモータ9の回転が停止するまで(ステップS11:YES)ダイナミックブレーキのみを行うようにする。   On the other hand, for example, when the ratio of the error amount Er exceeding the estimated accuracy Pc is high due to the influence of disturbance or the like, the Er counter value shows a larger value, and a sufficient braking force for reverse torque braking can be obtained. It is estimated that it is in a state in which Therefore, if “YES” is determined in step S26, the RB stop flag is set (step S27), and the process proceeds to step S5. If the RB stop flag is set, “YES” is determined in the step S21, and the process proceeds to the step S5. Thus, the reverse torque braking is not applied thereafter, and only the dynamic brake is performed until the rotation of the servo motor 9 is stopped (step S11: YES).

以上のように第3実施例によれば、制御装置11は、所定の監視時間内に、誤差量Erが推定精度Pcを超える比率が所定値以上になると、以降の逆トルク制動を禁止してダイナミックブレーキのみを行うようにする。したがって、逆トルク制動を適切に作用させることができない状況下でも、モータを確実に停止させることができる。   As described above, according to the third embodiment, the control device 11 prohibits subsequent reverse torque braking when the ratio at which the error amount Er exceeds the estimated accuracy Pc becomes equal to or greater than a predetermined value within a predetermined monitoring time. Do only dynamic braking. Therefore, the motor can be surely stopped even in a situation where reverse torque braking cannot be appropriately applied.

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ステップS4を削除して、最初にダイナミックブレーキを作用させても良い。
また、ダイナミックブレーキと逆トルク制動とをそれぞれ1回ずつ行っても良い。
推定したサーボモータ9の回転速度に応じて、逆トルク制動の作用力を調整しても良い。例えば、回転速度が閾値以上であれば制動力を最大にするが、回転速度が閾値未満であれば、その回転速度に応じて制動力を弱めるようにしても良い。
必要とする電気角θEの推定精度については、±42DEGより小さい値に設定しても良い。
第2,第3実施例において、(7)式の余裕度βについては必要に応じて設定すれば良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
Step S4 may be deleted and the dynamic brake may be applied first.
Further, dynamic braking and reverse torque braking may be performed once each.
The acting force of reverse torque braking may be adjusted according to the estimated rotation speed of the servo motor 9. For example, the braking force may be maximized if the rotational speed is equal to or higher than the threshold value, but may be weakened according to the rotational speed if the rotational speed is less than the threshold value.
The required estimation accuracy of the electrical angle θ E may be set to a value smaller than ± 42 DEG.
In the second and third embodiments, the margin β in the equation (7) may be set as necessary.

また、作用時間TRB(n)の調整は(7)式に基づくものに限らず、例えば前回値TRB(n)に一定値を加減算したり、一定比率の係数を乗じるなどして増減させても良い。
位置検出器としては、絶対的な回転回数の情報を出力するものや、回転回数の情報を出力せず、例えばA・B相の二相パルスだけを出力するものを用いても良い。後者の場合は、出力されるパルスを積算することで相対的な回転回数を求めても良い。
また、位置検出器には、その他例えばレゾルバ等を用いても良い。
第3実施例において監視タイマの計時を開始する時点は、ステップS4の実行後に限らない。例えば最初にステップS11やS21で「NO」と判断した時点から計時を開始しても良い。
産業機器はロボットに限ることなく、その他工作機械などにも適用することが可能である。
The adjustment of the action time T RB (n) is not limited to that based on the equation (7). For example, the action time T RB (n) is increased or decreased by adding or subtracting a constant value to the previous value T RB (n) or multiplying by a constant ratio coefficient. May be.
As the position detector, one that outputs information on the absolute number of rotations or one that outputs only the two-phase pulses of the A and B phases without outputting the information on the number of rotations may be used. In the latter case, the relative number of rotations may be obtained by integrating the output pulses.
In addition, for example, a resolver or the like may be used as the position detector.
In the third embodiment, the time point at which the monitoring timer starts timing is not limited to after execution of step S4. For example, the timing may be started from the time when “NO” is first determined in step S11 or S21.
Industrial equipment is not limited to robots, but can be applied to other machine tools.

図面中、1はロボット本体(産業機器)、9はサーボモータ(永久磁石型同期モータ)、11は制御装置(停止制御手段)、17は位置検出器(位置検出手段)を示す。   In the drawings, 1 denotes a robot body (industrial equipment), 9 denotes a servo motor (permanent magnet type synchronous motor), 11 denotes a control device (stop control means), and 17 denotes a position detector (position detection means).

Claims (14)

生産機器に使用されるモータを制御する制御装置において、
前記モータの巻線に通電される電流を検出する電流検出手段と、
前記モータに配置されている位置検出器より出力される位置検出信号から、若しくは前記位置検出信号の出力状態から前記位置検出器の異常を判定する異常判定手段と、
この異常判定手段が前記異常を判定した場合に、前記モータの停止制御を行う停止制御手段とを備え、
前記停止制御手段は、
発電制動を開始させると、その制動期間中に検出される前記モータの各相電流の比から前記モータの現在の電気角を推定し、
前記発電制動を解除すると、前記推定した電気角に応じて、前記モータの回転方向とは逆方向にトルクを発生させる逆トルク制動を行うことを特徴とする生産機器の制御装置。
In a control device that controls a motor used in production equipment,
Current detection means for detecting a current passed through the motor winding;
An abnormality determination means for determining an abnormality of the position detector from a position detection signal output from a position detector arranged in the motor or from an output state of the position detection signal;
When the abnormality determination means determines the abnormality, it comprises a stop control means for performing stop control of the motor,
The stop control means includes
When the dynamic braking is started, the current electrical angle of the motor is estimated from the ratio of each phase current of the motor detected during the braking period,
When the power generation braking is released, reverse torque braking for generating torque in a direction opposite to the rotation direction of the motor is performed according to the estimated electrical angle.
前記停止制御手段は、
前記発電制動を開始させると、前記各相電流の2乗和と前記モータの定数及び回転速度に応じて決まる係数との関係から前記モータの回転速度を推定し、
前記逆トルク制動を行っている期間に、前記推定した電気角及び前記推定した回転速度から所定時間経過後の回転回数及び電気角を予測し(次回予測回転位置と称す)、
前記所定時間の経過後に再度発電制動を行うと、当該発電制動期間に推定した電気角に応じて複数の予測位置候補を設定し、それら複数の予測位置候補のうち、前記次回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定し、
前記発電制動を解除すると再度逆トルク制動を行うことを特徴とする請求項1記載の生産機器の制御装置。
The stop control means includes
When the dynamic braking is started, the rotational speed of the motor is estimated from the relationship between the sum of squares of each phase current and a coefficient determined according to the constant and rotational speed of the motor,
Predicting the number of rotations and electrical angle after a predetermined time has elapsed from the estimated electrical angle and the estimated rotational speed during the period of reverse torque braking (referred to as the next predicted rotational position),
When power generation braking is performed again after the predetermined time has elapsed, a plurality of predicted position candidates are set according to the electrical angle estimated during the power generation braking period, and among the plurality of predicted position candidates, Confirm the closest value as the predicted rotation position,
The production apparatus control device according to claim 1, wherein reverse torque braking is performed again when the power generation braking is released.
前記停止制御手段は、前記モータが停止するまで、発電制動と逆トルク制動とを交互に繰り返し実行することを特徴とする請求項2記載の生産機器の制御装置。   The production device control device according to claim 2, wherein the stop control unit repeatedly performs power generation braking and reverse torque braking alternately until the motor stops. 前記停止制御手段は、
最初の発電制動を開始させる前に、前記異常判定手段が前記異常を判定する直前に、前記位置検出器より得られていた位置検出信号に基づいて逆トルク制動を一定時間行い、
前記逆トルク制動を行っている期間に、前記一定時間経過後の回転回数及び電気角を予測し(初回予測回転位置と称す)、
前記最初の発電制動を開始すると、当該発電制動期間に推定した電気角に応じて複数の予測位置候補を設定し、それら複数の予測位置候補のうち、前記初回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定することを特徴とする請求項2又は3記載の生産機器の制御装置。
The stop control means includes
Before starting the first dynamic braking, immediately before the abnormality determination means determines the abnormality, reverse torque braking is performed for a certain period of time based on the position detection signal obtained from the position detector,
During the period of reverse torque braking, the number of rotations and electrical angle after the lapse of the predetermined time are predicted (referred to as initial predicted rotation position),
When the first power generation braking is started, a plurality of predicted position candidates are set according to the electrical angle estimated during the power generation braking period, and a value closest to the initial predicted rotation position among the plurality of predicted position candidates 4. The production apparatus control device according to claim 2, wherein the estimated rotational position is determined.
前記停止制御手段は、逆トルク制動期間に予測した電気角と、発電制動期間に推定した電気角との誤差量Er(n)を求め、前記誤差量Er(n)が減少した場合は前記所定時間を長くし、前記誤差量Er(n)が増加した場合は前記所定時間を短くすることを特徴とする請求項2乃至4の何れかに記載の生産機器の制御装置。   The stop control means obtains an error amount Er (n) between the electrical angle predicted during the reverse torque braking period and the electrical angle estimated during the power generation braking period, and when the error amount Er (n) decreases, the predetermined amount is determined. 5. The control device for a production device according to claim 2, wherein the predetermined time is shortened when the time is lengthened and the error amount Er (n) increases. 前記停止制御手段は、今回決定する所定時間をTRB(n),前回決定した所定時間をTRB(n−1),予め定めた電気角の推定精度をPcとすると、所定時間TRB(n)を
RB(n)=TRB(n−1)×Pc/Er(n)
で決定することを特徴とする請求項5記載の生産機器の制御装置。
When the predetermined time determined this time is T RB (n), the predetermined time determined last time is T RB (n−1), and the estimation accuracy of the predetermined electrical angle is Pc, the stop control means determines the predetermined time T RB ( n) T RB (n) = T RB (n−1) × Pc / Er (n)
6. The production apparatus control device according to claim 5, wherein
前記停止制御手段は、所定の監視時間内に、前記誤差量Erが前記推定精度Pcを超える比率が所定値以上になると、以降の逆トルク制動を禁止して発電制動のみを行うことを特徴とする請求項6記載の生産機器の制御装置。   The stop control means prohibits subsequent reverse torque braking and performs only dynamic braking when the ratio at which the error amount Er exceeds the estimated accuracy Pc exceeds a predetermined value within a predetermined monitoring time. The control apparatus for production equipment according to claim 6. 生産機器に使用されるモータを停止制御する方法において、
前記モータの巻線に通電される電流を検出し、
前記モータに配置されている位置検出器より出力される位置検出信号から、若しくは前記位置検出信号の出力状態から前記位置検出器の異常を判定すると、
前記モータの発電制動を開始させ、その制動期間中に検出される前記モータの各相電流の比から前記モータの現在の電気角を推定し、
前記発電制動を解除すると、前記推定した電気角に応じて、前記モータの回転方向とは逆方向にトルクを発生させる逆トルク制動を行うことを特徴とする生産機器用モータの停止制御方法。
In a method for stopping and controlling a motor used in production equipment,
Detecting the current flowing through the motor winding,
When determining the abnormality of the position detector from the position detection signal output from the position detector arranged in the motor or from the output state of the position detection signal,
Starting the power generation braking of the motor, estimating the current electrical angle of the motor from the ratio of each phase current of the motor detected during the braking period;
When the power generation braking is released, reverse torque braking is performed in which torque is generated in a direction opposite to the rotation direction of the motor according to the estimated electrical angle.
前記発電制動を開始させると、前記各相電流の2乗和と前記モータの定数及び回転速度に応じて決まる係数との関係から前記モータの回転速度を推定し、
前記逆トルク制動を行っている期間に、前記推定した電気角及び前記推定した回転速度から所定時間経過後の回転回数及び電気角を予測し(次回予測回転位置と称す)、
前記所定時間の経過後に再度発電制動を行うと、当該発電制動期間に推定した電気角に応じて複数の予測位置候補を設定し、それら複数の予測位置候補のうち、前記次回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定し、
前記発電制動を解除すると再度逆トルク制動を行うことを特徴とする請求項8記載の生産機器用モータの停止制御方法。
When the dynamic braking is started, the rotational speed of the motor is estimated from the relationship between the sum of squares of each phase current and a coefficient determined according to the constant and rotational speed of the motor,
Predicting the number of rotations and electrical angle after a predetermined time has elapsed from the estimated electrical angle and the estimated rotational speed during the period of reverse torque braking (referred to as the next predicted rotational position),
When power generation braking is performed again after the predetermined time has elapsed, a plurality of predicted position candidates are set according to the electrical angle estimated during the power generation braking period, and among the plurality of predicted position candidates, Confirm the closest value as the predicted rotation position,
9. The production machine motor stop control method according to claim 8, wherein reverse torque braking is performed again when the power generation braking is released.
前記モータが停止するまで、発電制動と逆トルク制動とを交互に繰り返し実行することを特徴とする請求項9記載の生産機器用モータの停止制御方法。   10. The production machine motor stop control method according to claim 9, wherein power generation braking and reverse torque braking are alternately and repeatedly executed until the motor stops. 最初の発電制動を開始させる前に、前記異常を判定する直前に、前記位置検出器より得られていた位置検出信号に基づいて逆トルク制動を一定時間行い、
前記逆トルク制動を行っている期間に、前記一定時間経過後の回転回数及び電気角を予測し(初回予測回転位置と称す)、
前記最初の発電制動を開始すると、当該発電制動期間に推定した電気角に応じて複数の予測位置候補を設定し、それら複数の予測位置候補のうち、前記初回予測回転位置に最も近い値のものを予測回転位置として確定することを特徴とする請求項9又は10記載の生産機器用モータの停止制御方法。
Before starting the first dynamic braking, immediately before determining the abnormality, reverse torque braking is performed for a certain period of time based on the position detection signal obtained from the position detector,
During the period of reverse torque braking, the number of rotations and electrical angle after the lapse of the predetermined time are predicted (referred to as initial predicted rotation position),
When the first power generation braking is started, a plurality of predicted position candidates are set according to the electrical angle estimated during the power generation braking period, and a value closest to the initial predicted rotation position among the plurality of predicted position candidates 11. The method for stopping control of a motor for production equipment according to claim 9 or 10, characterized in that is determined as a predicted rotational position.
逆トルク制動期間に予測した電気角と、発電制動期間に推定した電気角との誤差量Er(n)を求め、前記誤差量Er(n)が減少した場合は前記所定時間を長くし、前記誤差量Er(n)が増加した場合は前記所定時間を短くすることを特徴とする請求項9ないし11の何れかに記載の生産機器用モータの停止制御方法。   An error amount Er (n) between the electrical angle predicted during the reverse torque braking period and the electrical angle estimated during the power generation braking period is obtained. When the error amount Er (n) decreases, the predetermined time is lengthened, 12. The production machine motor stop control method according to claim 9, wherein when the error amount Er (n) increases, the predetermined time is shortened. 今回決定する所定時間をTRB(n),前回決定した所定時間を
RB(n−1),予め定めた電気角の推定精度をPcとすると、所定時間TRB(n)を TRB(n)=TRB(n−1)×Pc/Er(n)
で決定することを特徴とする請求項12記載の生産機器用モータの停止制御方法。
Assuming that the predetermined time determined this time is T RB (n), the predetermined time previously determined is T RB (n−1), and the predetermined electrical angle estimation accuracy is Pc, the predetermined time T RB (n) is set to T RB ( n) = T RB (n−1) × Pc / Er (n)
The stop control method for a motor for production equipment according to claim 12, wherein
所定の監視時間内に、前記誤差量Erが前記推定精度Pcを超える比率が所定値以上になると、以降の逆トルク制動を禁止して発電制動のみを行うことを特徴とする請求項13記載の生産機器用モータの停止制御方法。   14. The method according to claim 13, wherein if the ratio of the error amount Er exceeding the estimated accuracy Pc is equal to or greater than a predetermined value within a predetermined monitoring time, the reverse torque braking is prohibited and only the dynamic braking is performed. Stop control method for motors for production equipment.
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