JP2017005913A - 非常停止時にサーボモータを制御して停止させるサーボモータ停止制御装置 - Google Patents
非常停止時にサーボモータを制御して停止させるサーボモータ停止制御装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明のサーボモータ停止制御装置は、動作指令出力部23が非常停止信号を検出すると、サーボモータ11aを停止させるための停止動作指令をサーボアンプ50に出力するようにされている。そして、前記停止動作指令に基づいた停止制御の過程において、回生状態検出部22が、サーボアンプ50が回生状態であることを検出したとき、給電回路制御部21は、サーボ給電回路60を制御してサーボアンプ50への電力供給を遮断するようにしている。
【選択図】図1
Description
図10から分かるように、従来の非常停止方法においては、非常停止信号を検出すると、電磁接触器を閉じてサーボアンプへの電力供給を遮断すると同時に、電磁ブレーキまたは回生ブレーキを有効にするため、これらのブレーキによる制動力が急激に印加される。また、速度指令が即時中断されることにより(図10中の符号Aの一点鎖線を参照)、サーボモータは急激に減速してしまい、モータに連動する機構部、または電磁ブレーキなどに大きな振動や衝撃がかかる。その結果、サーボモータの実速度を示す曲線(図10中の符号Bの実線)には、急変化する部分が現れる。つまり、非常停止信号の検出後、サーボモータはスムースに減速停止されていない。
サーボモータの軸位置を検出する位置検出器と、
サーボモータを駆動する少なくとも一つのサーボアンプと、
サーボアンプに電力を供給するための少なくとも一つのサーボ給電回路と、
位置検出器により検出されるサーボモータの軸位置に基づき、サーボアンプを介してサーボモータを制御するサーボモータ制御部と、
サーボモータの軸を制動させる電磁ブレーキまたは回生ブレーキと、
サーボモータ制御部の外部または内部に設けられた、非常停止信号をサーボモータ制御部に出力する非常停止信号出力部と、
を備えた、サーボモータ停止制御装置が提供される。
上記サーボモータ制御部は、
非常停止信号を検出し、サーボモータを停止させるための停止動作指令を生成し出力する動作指令出力部と、
サーボアンプが回生状態かどうかを検出する回生状態検出部と、
サーボ給電回路を制御してサーボアンプに対する電力供給またはその電力供給の遮断を行う給電回路制御部と、を有し、
動作指令出力部が非常停止信号を検出すると、停止動作指令をサーボアンプに出力し、その停止動作指令に基づいた停止制御の過程において、回生状態検出部が、サーボアンプが回生状態であることを検出したとき、給電回路制御部が、サーボ給電回路を制御してサーボアンプへの電力供給を遮断することを特徴とする。
このような第一態様により上述の課題が解決される。しかし、本発明は、第一態様に限られず、以下の第二態様ないし第九態様のいずれかを提供することもできる。
動作指令出力部が非常停止信号を検出してからサーボ給電回路がサーボアンプへの電力供給を保持している時間が、あらかじめ規定された最大保持時間を経過すると、給電回路制御部は、サーボ給電回路を制御してサーボアンプへの電力供給を強制的に遮断するようにした、サーボモータ停止制御装置が提供される。
回生状態検出部によってサーボアンプが回生状態であることが検出されたことにより給電回路制御部がサーボ給電回路を制御してサーボアンプへの電力供給を遮断した後、回生状態検出部がサーボアンプの力行状態を検出した場合には、給電回路制御部が、サーボ給電回路を制御してサーボアンプへの電力供給を復活させるとともに、サーボモータ制御部は、停止動作指令に基づいた停止制御を該停止制御の終了まで継続するようにした、サーボモータ停止制御装置が提供される。
図1によると、本実施形態のサーボモータ制御装置は、工作機械またはロボットの可動部(不図示)を駆動する少なくとも1つ以上のモータユニット10a〜10fを備える。モータユニット10a〜10fの各々は、可動部を駆動するサーボモータ11a〜11fと、サーボモータ11aに備わる位置検出器12a〜12fおよび電磁ブレーキ13a〜13fとを備える。なお、以下の実施形態の説明においては、代表してサーボモータ11aに対する停止制御について説明することとする。
なお、非常停止信号としては、例えば工作機械やロボットなどの操作盤に設置された非常停止ボタンや、工作機械またはロボットの作業領域内に人間や障害物などが侵入したことを検知するエリアセンサまたは障害物センサ、などから出力される停止信号が挙げられる。さらに、非常停止信号は、そのような操作盤の非常停止ボタンやエリアセンサなどといったサーボモータ制御部20の外部に設けられた非常停止信号出力部26から出力される非常停止信号に限られない。例えば、サーボアンプ50や位置検出器12aなどの状態異常や故障を検出する回路をサーボモータ制御部20の内部に設け、当該回路から出力される信号を非常停止信号としてもよい。
図2は、図1に示されたサーボモータ停止制御装置の主な停止制御フローを示すフローチャートである。なお、図2においては、サーボモータ11aが所定の動作指令に従って動作しているときに非常停止信号が入力された場合の停止動作を示している。
次に、その他の実施形態について説明する。但し、以下では、上述した実施形態とは異なる点を主に説明することとし、上述した実施形態と同じ構成要素には同一の符号を用いることによってその説明を割愛する。
上述した実施形態においては、図2に示されたステップS14からステップS18から分かるように、回生状態が検出された後、電磁接触器61の接点を開いてサーボアンプ50への給電を遮断するとともに、回生電流をサーボアンプ50内の充放電部53に充電し、その充電した電力により動作指令出力部23の停止動作指令を継続している。このとき、停止動作指令によってはサーボモータ11aが減速動作(回生動作)から再び加速動作(力行動作)もしくは惰走状態になる場合もある。この場合もまた、サーボアンプ50内の主回路51の充放電部53に充電されていた電力が短時間に消費されてしまうため、サーボアンプ50内の直流電圧が低下してしまい、安全に停止制御を行えなくなるおそれがある。
図6に示されるトルク指令のグラフ(特に図中の時間Tbを参照)から分かるように、非常停止信号の検出後、トルク指令がいったん回生動作側にあっても、再びトルク指令が力行動作側に転じることがある。例えば、ロボットの停止状態においては、ロボットの自重を支えるために、サーボモータの軸にはある程度のトルク(特に図中のトルク値Iを参照)が必要となる。そのため、減速停止させるためのトルク指令が、図6中の時間Tbにおいて回生動作を示す値から力行動作を示す値に転じる場合がある。この場合、図6に示されるように電磁接触器61の接点を開状態から閉状態に切替えて再びサーボアンプ50への電力供給を復活させることにより、安全にかつ確実に停止制御を継続させることが可能となる。
図2に示された非常停止時の停止制御においては、非常停止信号の検出後、サーボアンプ50の回生状態が検出されるまで、電磁接触器61の接点を開いてサーボアンプ50への電力供給を遮断しないこととしている(図2のステップS12〜S15参照)。しかし、機械の異常動作が起こる可能性を排除するためには、非常停止信号が検出された後は、なるべく早いタイミングで電磁接触器61の接点を開いてサーボアンプ50への電力供給を遮断することが好ましい。
11a サーボモータ
12a 位置検出器(エンコーダ)
13a 電磁ブレーキ
20 サーボモータ制御部
21 給電回路制御部
22 回生状態検出部
23 動作指令出力部
24 実位置監視部
25 ブレーキ制御部
26 非常停止信号出力部
30 ブレーキ回路
40 実位置検出回路
50 サーボアンプ
51 主回路
52 制御回路
53 充放電部
60 サーボ給電回路
61 電磁接触器
70 AC電源
81 最大制御停止距離Doff
82 最大制御停止時間Toff
83 電磁接触器の最大保持時間Tc
Claims (9)
- 工作機械またはロボットの可動部を駆動する少なくとも一つのサーボモータ(11a)を、非常停止時に停止制御するサーボモータ停止制御装置であって、
前記サーボモータ(11a)の軸位置を検出する位置検出器(12a)と、
前記サーボモータ(11a)を駆動する少なくとも一つのサーボアンプ(50)と、
前記サーボアンプ(50)に電力を供給するための少なくとも一つのサーボ給電回路(60)と、
前記位置検出器(12a)により検出された前記軸位置に基づき、前記サーボアンプ(50)を介して前記サーボモータ(11a)を制御するサーボモータ制御部(20)と、
前記サーボモータ(11a)の軸回転を制動させる電磁ブレーキ(13a)または回生ブレーキと、
前記サーボモータ制御部(20)の外部または内部に設けられた、非常停止信号を出力する非常停止信号出力部(26)と、
を備え、
前記サーボモータ制御部(20)は、
前記非常停止信号を検出し、前記サーボモータ(11a)を停止させるための停止動作指令を生成し出力する動作指令出力部(23)と、
前記サーボアンプ(50)が回生状態かどうかを検出する回生状態検出部(22)と、
前記サーボ給電回路(60)を制御して前記サーボアンプ(50)に対する電力供給またはその電力供給の遮断を行う給電回路制御部(21)と、を有し、
前記動作指令出力部(23)が前記非常停止信号を検出すると、前記停止動作指令を前記サーボアンプ(50)に出力し、前記停止動作指令に基づいた停止制御の過程において、前記回生状態検出部(22)が、前記サーボアンプ(50)が回生状態であることを検出したとき、前記給電回路制御部(21)が、前記サーボ給電回路(60)を制御して前記サーボアンプ(50)への電力供給を遮断するようにした、サーボモータ停止制御装置。 - 前記サーボアンプ(50)は、前記サーボモータ(11a)を減速動作させる際に発生する回生電流を充電する充放電部(53)を備えており、
前記サーボアンプ(50)への電力供給が遮断された後、前記サーボモータ制御部(20)は、前記サーボアンプ(50)の前記充放電部(53)に充電された回生電力により、前記停止動作指令に基づいた停止制御を該停止制御の終了まで継続するようにした、請求項1に記載のサーボモータ停止制御装置。 - 前記動作指令出力部(23)が前記非常停止信号を検出してから前記サーボ給電回路(60)が前記サーボアンプ(50)への電力供給を保持している時間が、あらかじめ規定された最大保持時間(83)を経過すると、前記給電回路制御部(21)は、前記サーボ給電回路(60)を制御して前記サーボアンプ(50)への電力供給を強制的に遮断するようにした、請求項1または請求項2に記載のサーボモータ停止制御装置。
- 前記回生状態検出部(22)によって前記サーボアンプ(50)が回生状態であることが検出されたことにより前記給電回路制御部(21)が前記サーボ給電回路(60)を制御してサーボアンプ50への電力供給を遮断した後、前記回生状態検出部(22)が前記サーボアンプ(50)の力行状態を検出した場合には、前記給電回路制御部(21)が、前記サーボ給電回路(60)を制御して前記サーボアンプ(50)への電力供給を復活させるとともに、前記サーボモータ制御部(20)は、前記停止動作指令に基づいた停止制御を該停止制御の終了まで継続するようにした、請求項1から3のいずれか一項に記載のサーボモータ停止制御装置。
- 前記非常停止信号の検出後、前記サーボモータ制御部(20)が前記停止動作指令に基づいた停止制御を実施して該停止制御を終了するまでの間において、前記停止動作指令と、前記位置検出器(12a)により検出される前記サーボモータ(11a)の軸位置と、に基づいて計算される位置偏差量が第一規定値を超えた場合には、前記サーボモータ制御部(20)は、前記停止動作指令の出力を中断し、前記電磁ブレーキ(13a)または回生ブレーキを有効にし、前記サーボモータ(11a)への電力をオフにするようにした、請求項1から4のいずれか一項に記載のサーボモータ停止制御装置。
- 前記非常停止信号の検出後、前記サーボモータ制御部(20)が前記停止動作指令に基づいた停止制御を実施して該停止制御を終了するまでの間において、前記サーボアンプ(50)内の直流電圧が第二規定値よりも低い場合には、前記サーボモータ制御部(20)は、前記停止動作指令の出力を中断し、前記電磁ブレーキ(13a)または回生ブレーキを有効にし、前記サーボモータ(11a)への電力をオフにするようにした、請求項1から5のいずれか一項に記載のサーボモータ停止制御装置。
- 前記非常停止信号の検出後、前記サーボモータ制御部(20)が前記停止動作指令に基づいた停止制御を実施して該停止制御を終了するまでの間において、前記位置検出器(12a)により検出される前記サーボモータ(11a)の軸位置があらかじめ規定された最大制御停止距離(82)を超える場合には、前記サーボモータ制御部(20)は、前記停止動作指令の出力を中断し、前記電磁ブレーキ(13a)または回生ブレーキを有効にし、前記サーボモータ(11a)への電力をオフにするようにした、請求項1から6のいずれか一項に記載のサーボモータ停止制御装置。
- 前記非常停止信号の検出後、前記サーボモータ制御部(20)が前記停止動作指令に基づいた停止制御を実施して該停止制御を終了するまでの間において、前記停止制御を実施している時間があらかじめ規定された最大制御停止時間(81)を超える場合には、前記サーボモータ制御部(20)は、前記停止動作指令の出力を中断し、前記電磁ブレーキ(13a)または回生ブレーキを有効にし、前記サーボモータ(11a)への電力をオフにするようにした、請求項1から7のいずれか一項に記載のサーボモータ停止制御装置。
- 前記非常停止信号の検出後、前記サーボモータ制御部(20)が前記停止動作指令に基づいた停止制御を実施して該停止制御を終了すると、前記サーボモータ制御部(20)は、前記電磁ブレーキ(13a)または回生ブレーキを有効にし、前記サーボモータ(11a)への電力をオフにするようにした、請求項1から8のいずれか一項に記載のサーボモータ停止制御装置。
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