JP2018169765A - Industrial machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明による実施形態は、産業機械に関する。 Embodiments according to the present invention relate to industrial machinery.
射出成形機等の産業機械は、モータ等の制御系を備えている。制御系はフィードバック制御されており、特定の周波数帯域において共振現象が起こることがある。共振現象は、モータを振動させる場合がある。このような共振現象を抑制するためには、制御系の周波数特性を把握しフィルタを設定する必要がある。通常、周波数特性を把握するためには、制御系への指令にホワイトノイズを入力し、出力された波形とホワイトノイズとの比較から、各周波数成分の伝達特性を並べたボード線図を取得する方法が用いられる。このとき、制御系の周波数特性は、モータ軸(即ち、ロータ)の回転角(以下、単に、角度ともいう)によって変化することはないと考えられていた。 Industrial machines such as injection molding machines are equipped with a control system such as a motor. The control system is feedback-controlled, and a resonance phenomenon may occur in a specific frequency band. The resonance phenomenon may cause the motor to vibrate. In order to suppress such a resonance phenomenon, it is necessary to grasp the frequency characteristics of the control system and set a filter. Usually, in order to grasp the frequency characteristics, white noise is input to the command to the control system, and a Bode diagram in which the transfer characteristics of each frequency component are arranged is obtained by comparing the output waveform with the white noise. The method is used. At this time, it has been considered that the frequency characteristic of the control system does not change depending on the rotation angle (hereinafter also simply referred to as an angle) of the motor shaft (ie, the rotor).
しかし、現実には、モータ軸の角度によって、共振点のゲインおよび共振周波数(中心周波数)が変化することがある。例えば、モータ軸の或る角度で確認された共振点がモータ軸の別の角度では全く確認されないことがある。また、モータ軸のどの角度でも共振現象はあるものの、その中心周波数が角度によって異なる場合がある。従って、モータ軸の或る角度において取得したボード線図を基に共振を抑制するフィルタを適用しても、モータ軸の他の角度における共振点は抑制されないままとなるという問題が生じていた。 However, in reality, the gain of the resonance point and the resonance frequency (center frequency) may change depending on the angle of the motor shaft. For example, a resonance point confirmed at one angle of the motor shaft may not be confirmed at all at another angle of the motor shaft. Further, although there is a resonance phenomenon at any angle of the motor shaft, the center frequency may vary depending on the angle. Therefore, even when a filter that suppresses resonance based on a Bode diagram acquired at a certain angle of the motor shaft is applied, there is a problem that resonance points at other angles of the motor shaft remain unsuppressed.
上記問題に対処するために、ユーザ自身がモータ軸を回転させながら、モータ軸の複数の角度のそれぞれについてボード線図を取得することが考えられる。 In order to cope with the above problem, it is conceivable that the user himself / herself rotates the motor shaft and acquires a Bode diagram for each of a plurality of angles of the motor shaft.
しかし、モータの設置場所やモータのサイズによっては、ユーザ自身がモータ軸を所望の角度に位置付けることは難しい場合がある。さらに、ユーザ自身がモータ軸の角度を設定すると、ボード線図を取得するための工程が非常に煩雑になり、ボード線図を取得するために長時間を要してしまう。 However, depending on the installation location of the motor and the size of the motor, it may be difficult for the user himself to position the motor shaft at a desired angle. Furthermore, if the user himself / herself sets the angle of the motor shaft, the process for acquiring the board diagram becomes very complicated, and it takes a long time to acquire the board diagram.
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するためになされたもので、任意の回転角におけるモータ軸のボード線図を容易に取得することができる産業機械を提供する。 Accordingly, the present invention has been made to solve these problems, and provides an industrial machine that can easily obtain a Bode diagram of a motor shaft at an arbitrary rotation angle.
本実施形態による産業機械は、動作対象を動作させるモータと、モータを制御するサーボ制御部と、モータの軸の回転角を所定の角度に設定するようにサーボ制御部を制御する主制御部と、軸の複数の回転角について、サーボ制御部の周波数特性およびボード線図を取得する周波数特性測定部と、を備える。 The industrial machine according to the present embodiment includes a motor that operates an operation target, a servo control unit that controls the motor, and a main control unit that controls the servo control unit so as to set the rotation angle of the shaft of the motor to a predetermined angle. And a frequency characteristic measuring unit that obtains a frequency characteristic of the servo control unit and a Bode diagram for a plurality of rotation angles of the shaft.
当該産業機械は、軸の複数の回転角について、ボード線図を表示する表示部をさらに備えてもよい。 The industrial machine may further include a display unit that displays a Bode diagram for a plurality of rotation angles of the shaft.
主制御部は、軸を360°回転させたときの動作対象の動作範囲を演算し、動作範囲が動作対象の動作可能域を超える場合に、周波数特性およびボード線図の取得を停止してもよい。 The main control unit calculates the operation range of the operation target when the axis is rotated 360 °, and if the operation range exceeds the operable range of the operation target, even if acquisition of the frequency characteristics and the Bode diagram is stopped Good.
当該産業機械は、サーボ制御部のゲインのうち一部の周波数帯のゲインを抑制させるフィルタ処理部をさらに備えてもよい。 The industrial machine may further include a filter processing unit that suppresses a gain in a part of the frequency band among the gains of the servo control unit.
主制御部は、ボード線図のゲインにおいて軸の角度の変化により中心周波数または高さが所定値以上に変化するピークを検出し、検出されたピークのゲインの一部を抑制するようにフィルタ処理部を動作させてもよい。 The main control unit detects a peak in which the center frequency or height changes to a predetermined value or more due to a change in the axis angle in the Bode diagram gain, and performs a filtering process to suppress a part of the detected peak gain. The unit may be operated.
フィルタ処理部は、ノッチフィルタを備え、主制御部は、検出されたピークの周波数に基づいてノッチフィルタのカットオフ周波数を設定してもよい。 The filter processing unit may include a notch filter, and the main control unit may set a cutoff frequency of the notch filter based on the detected peak frequency.
フィルタ処理部は、ローパスフィルタを備え、主制御部は、検出されたピークにおいて最も低い周波数をローパスフィルタのカットオフ周波数としてもよい。 The filter processing unit may include a low-pass filter, and the main control unit may set the lowest frequency in the detected peak as the cutoff frequency of the low-pass filter.
所定の角度は、360°を複数に等分割した角度であってもよい。 The predetermined angle may be an angle obtained by equally dividing 360 ° into a plurality of angles.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による産業機械100の構成の一例を示すブロック図である。産業機械100は、例えば、工作機械、射出成形機、ダイカストマシン、押出成形機等の電動機械である。産業機械100は、主制御部10と、位置制御部20と、速度制御系30と、電流制御部40と、モータ50と、エンコーダ60と、入力部70と、ディスプレイ80と、周波数特性測定部90と、減算器(演算器)15、32とを備えている。尚、位置制御部20と、速度制御系30と、電流制御部40とをまとめて“サーボ制御部”とも言う。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an
主制御部10は、制御対象としてのモータ50の目標位置を示す位置指令を出力する。また、主制御部10は、360°を複数に分割した分割角度を位置指令に換算し、その位置指令をサーボ制御部(位置制御部20)に出力する。
The
ここで、分割角度とは、モータ50の軸(即ち、ロータ)の回転角であり、0°から360°までの間において、任意の角度で複数に分割した角度である。例えば、分割角度は、0°、90°、180°、270°、360°のように、0°から360°までの間を90°ずつ4つに分割した角度であってもよい。あるいは、分割角度は、0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°、360°のように、0°から360°までの間を45°ずつ8つに分割した角度であってもよい。このように、分割角度は、360°を等分割した角度であることが好ましい。しかし、分割角度は、360°を任意の角度で分割した角度であってもよい。例えば、分割角度は、0°、45°、90°、180°、225°、270°、360°のように任意に分割してもよい。分割角度は、モータ50の軸の或る位置を0°(基準)とした軸の回転角であり、主制御部10からの位置指令で指定することができる。主制御部10が所定の分割角度に対応した位置指令をサーボ制御部へ出力することによって、サーボ制御部は、モータ50の軸をその分割角度に対応した位置に回転させるようにモータ50を制御する。
Here, the division angle is the rotation angle of the shaft of the motor 50 (that is, the rotor), and is an angle divided into a plurality of arbitrary angles between 0 ° and 360 °. For example, the division angle may be an angle obtained by dividing the range from 0 ° to 360 ° into four portions of 90 °, such as 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and 360 °. Alternatively, there are eight division angles of 45 ° between 0 ° and 360 °, such as 0 °, 45 °, 90 °, 135 °, 180 °, 225 °, 270 °, 315 °, 360 °. The angle may be divided into two. Thus, the division angle is preferably an angle obtained by equally dividing 360 °. However, the division angle may be an angle obtained by dividing 360 ° by an arbitrary angle. For example, the division angle may be arbitrarily divided such as 0 °, 45 °, 90 °, 180 °, 225 °, 270 °, and 360 °. The division angle is a rotation angle of the shaft with a certain position of the shaft of the
減算器15は、位置指令と実際に検出された位置測定値との差を算出し、その差を位置誤差として出力する。
The
位置制御部20は、減算器15からの位置誤差に基づいてモータ50の目標速度を示す速度指令を出力する。速度指令は、速度制御系30においてトルク指令に変換されて電流制御部40へ出力される。
The
速度制御系30は、減算器32と、速度制御部34と、速度測定値演算部38とを備えている。これにより、速度制御系30は、速度指令を入力して、適切に処理されたトルク指令を出力することができる。
The speed control system 30 includes a
速度測定値演算部38は、複数の位置測定値の変化率に基づいて速度測定値を演算する。あるいは、速度測定値演算部38は、位置測定値を微分することにより、位置測定値から速度測定値へと変換してもよい。減算器32は、速度指令と速度測定値演算部38からの速度測定値との差を算出し、その差を速度誤差として出力する。
The speed measurement
速度制御部34は、減算器32からの速度誤差に基づいてモータ50を駆動させるためのトルク指令(電流指令)を出力する。
The
電流制御部40は、速度制御系30からトルク指令を受け取ると、そのトルク指令に従った電流をモータ50へ供給する。
When receiving a torque command from the speed control system 30, the
モータ50は、上記位置指令で示された位置まで上記速度指令で示された速度で動作(回転)する。モータ50の回転は、ボールねじ等によって直線系機構の動作に変換される。これにより、モータ50は、動作対象を動作させる。
The
サーボ制御部は、以上のように、モータ50の速度測定値やトルクを速度指令やトルク指令に追従させるようにモータ50を制御する。また、サーボ制御部は、主制御部10で設定された分割角度に対応する位置指令に従って、モータ50の軸を各分割角度に位置付けるように、該モータ50の軸を回転させるトルク指令または電流指令を出力する。尚、主制御部10はサーボ制御部の一部であってもよく、あるいは、サーボ制御部は主制御部10の一部であってもよい。
As described above, the servo control unit controls the
エンコーダ60は、モータ50の実際の位置(回転角)を検出する。エンコーダ60によって検出された位置測定値は、主制御部10、減算器15および速度測定値演算部38へ送信される。
The
入力部70は、ユーザが主制御部10に分割角度を入力することができるように構成されている。また、入力部70は、各分割角度についてサーボ制御部のボード線図の取得を開始する指令(測定開始命令)をユーザが入力することができる。例えば、入力部70は、キーボードやマウス等でもよい。表示部としてのディスプレイ80は、周波数特性測定部90により取得された、各分割角度についてボード線図を表示することができるように構成されている。ディスプレイ80は、産業機械100内に組み込んでもよく、あるいは、産業機械100の外部のPC(Personal Computer)のディスプレイを用いてもよい。入力部70およびディスプレイ80は、タッチパネル式ディスプレイとして一体に構成されたマンマシンインタフェースでもよい。
The
周波数特性測定部90は、サーボ制御部へホワイトノイズを入力し、サーボ制御部の周波数特性の測定およびボード線図を取得する。周波数特性の測定方法については後で説明する。周波数特性測定部90は、産業機械100内に設けられたCPU(Central Processor Unit)等の演算部であってもよく、あるいは、外部に設けられたコンピュータ等であってもよい。また、周波数特性測定部90は、プログラムを用いてホワイトノイズを発生する。ホワイトノイズは、周波数特性測定部90で生成されてもよいが、周波数特性測定部90とは別の演算部で生成されてもよい。
The frequency
ここで、主制御部10およびサーボ制御部は、所定の分割角度に位置するようにモータ軸を回転させることができる。これにより、周波数特性測定部90は、図2を参照して説明するように、複数の分割角度のそれぞれについて、ホワイトノイズを入力したときのサーボ制御部の周波数特性を測定し、並びに、ボード線図を取得することができる。尚、産業機械100は、複数の分割角度についてのボード線図を記憶する記憶部92をさらに備え、取得されたボード線図は記憶部92に記憶される。
Here, the
次に、図2を参照して、本実施形態による産業機械100の動作を説明する。
Next, the operation of the
図2は、本実施形態による産業機械100の動作の一例を示すフロー図である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the
まず、ユーザは、測定開始命令および分割角度を入力部70に入力する(S10)。例えば、ユーザは、分割角度として、0°、90°、180°、270°を入力する。分割角度が360°を一定角度で等分割した角度である場合、ユーザは、その一定角度(例えば、90°)または分割数(例えば、4)を入力してもよい。測定開始命令の入力を受け、主制御部10は、そのときのモータ50の軸の位置を0°(基準)とする。0°とする位置は、予め設定された位置でもよい。予め設定された位置を0°とする場合、主制御部10は、モータ軸の角度がその設定された位置になるように位置指令を位置制御部20へ出力する。これにより、サーボ制御部は、モータ軸を回転させ、その設定された位置で停止させる。主制御部10は、モータ軸が停止した位置を0°とする。
First, the user inputs a measurement start command and a division angle to the input unit 70 (S10). For example, the
次に、周波数特性測定部90は、0°の位置においてボード線図の取得をする(S20)。例えば、主制御部10は、モータ軸の角度を0°の位置に維持させるように、位置制御部20から速度ゼロの速度指令を出力させる。周波数特性測定部90は、位置制御部20から出力された速度指令に全周波数に亘ってホワイトノイズの速度指令を加算する。ホワイトノイズが加算された速度指令は、減算器32に送信される。このとき、周波数特性測定部90は、ホワイトノイズが加算された速度指令を取得する。ホワイトノイズが加算された速度指令は、減算器32から速度制御部34に入力され、トルク指令に変換されて出力される。トルク指令は電流制御部40に入力され、トルク指令に従った電流がモータ50に供給される。これにより、モータ軸は、0°の位置を中心としてホワイトノイズに従った振動動作を行う。
Next, the frequency
エンコーダ60は、この振動動作におけるモータ50の軸の位置を測定し、その位置測定値を速度測定値演算部38へ送信する。速度測定値演算部38は、位置測定値から速度測定値を演算し、減算器32へ送信する。このとき、周波数特性測定部90は、速度測定値を取得する。
The
周波数特性測定部90は、取得した速度指令および速度測定値からFFT(Fast Fourier Transform)解析によってボード線図を取得する。ボード線図取得後、周波数特性測定部90は、ホワイトノイズの速度指令の印加を止める。以上のように取得されたボード線図は、「0°の特性」として、記憶部92により記憶される。
The frequency
次に、主制御部10は、全ての分割角度のボード線図を取得したかを判断する(S30)。まだ全ての分割角度のボード線図を取得していない場合(S30のNO)、主制御部10は、次の分割角度をサーボ制御部(位置制御部20)に設定することにより、モータ軸をボード線図取得済みの分割角度から次の分割角度に回転させる(S40)。例えば、主制御部10は、モータ軸の角度を0°から90°の位置になるように位置指令を位置制御部20へ出力する。これにより、モータ軸は0°の位置から回転し、90°の位置で停止する。
Next, the
次に、周波数特性測定部90は、ボード線図の取得をする(S50)。周波数特性測定部90は、0°の位置の場合と同様の方法により、90°の位置におけるボード線図の取得をする。この取得されたボード線図は、「90°の特性」として、記憶部92により記憶される。
Next, the frequency
産業機械100は、さらに「180°の特性」および「270°の特性」のボード線図を取得するまで、ステップS40およびS50を繰り返す。全ての分割角度のボード線図を取得した場合(S30のYES)、主制御部10およびサーボ制御部は、モータ50に対する指令を全て停止する。さらに、ディスプレイ80は、測定完了通知を表示し、入力された各分割角度の値と伴に、記憶部92に格納された全ての分割角度におけるボード線図を一覧として表示する(S60)。尚、ディスプレイ80は、各分割角度のボード線図を取得するごとにそのボード線図を表示させてもよい。ボード線図の具体例については、図3(A)〜図3(D)を参照して説明する。
The
このように、本実施形態による産業機械100は、モータ軸を所定の分割角度に位置するように回転させ、複数の分割角度のそれぞれについてボード線図の取得をする。モータ軸の回転およびボード線図の取得を自動で行っているため、産業機械100は、モータ軸の角度ごとのボード線図を容易に取得することができる。また、フィルタ等を適用した後においても、産業機械100は、ボード線図を容易に再取得することができるため、時間的および労力的なロスが少ない。
As described above, the
さらに、本実施形態による産業機械100は、複数の分割角度についてそれぞれのボード線図を表示する。これにより、ユーザは、各分割角度のボード線図を一覧で考察することができる。さらに、ユーザは、気づかなかった共振点の移動に気づきやすくなる。これらにより、ユーザは、複数の分割角度のボード線図を見ながら最適な共振対策を練ることができる。
Furthermore, the
図3(A)〜図3(D)は、モータ軸の各分割角度におけるボード線図の測定結果を示すグラフである。L1およびL2は、ゲイン特性(振幅(dB))および位相特性(速度指令に対する速度測定値の位相遅れ)をそれぞれ示している。縦軸はゲイン特性および位相特性を示し、横軸は周波数を示している。図3(A)はモータ軸の角度が0°のときのボード線図「0°の特性」、図3(B)はモータ軸の角度が90°のときのボード線図「90°の特性」、図3(C)はモータ軸の角度が180°のときのボード線図「180°の特性」、並びに、図3(D)はモータ軸の角度が270°のときのボード線図「270°の特性」である。 3 (A) to 3 (D) are graphs showing the measurement results of the Bode diagram at each division angle of the motor shaft. L1 and L2 indicate gain characteristics (amplitude (dB)) and phase characteristics (phase delay of speed measurement value with respect to speed command), respectively. The vertical axis represents gain characteristics and phase characteristics, and the horizontal axis represents frequency. 3A is a Bode diagram “0 ° characteristic” when the motor shaft angle is 0 °, and FIG. 3B is a Bode diagram “90 ° characteristic when the motor shaft angle is 90 °. 3 (C) is a Bode diagram “180 ° characteristic” when the motor shaft angle is 180 °, and FIG. 3 (D) is a Bode diagram when the motor shaft angle is 270 °. 270 ° characteristic ”.
図3(A)および図3(B)に示す「0°の特性」および「90°の特性」は、700Hz〜800Hzに共振点が存在することを示す。一方、図3(C)および図3(D)に示す「180°の特性」および「270°の特性」には、700Hz〜800Hzに共振点が確認されない。ユーザは、或る分割角度において共振点が確認されない場合であっても、各分割角度のボード線図を見ることにより、この共振点の存在に気づくことができる。これにより、ユーザは、共振点に対してフィルタを設定することにより共振対策をすることができる。例えば、もし、図3(C)または図3(D)だけを参照した場合、ユーザはフィルタを設定する必要がないと判断してしまう。しかし、本実施形態のように、図3(C)および図3(D)だけで無く、図3(A)および図3(B)を参照することによって、ユーザは、700Hz〜800Hzにノッチフィルタを設定することができる。このように、ユーザは、任意の分割角度(回転角)におけるモータ軸の共振点を容易に把握し、その共振点に対応する周波数に対してフィルタを設定することができる。その結果、産業機械100は、広範な周波数帯域において安定したサーボ制御を行うことができる。尚、図3(A)〜図3(D)および図4(A)〜図4(D)に示すゲイン特性は200Hz以下において0dBを超えているが、200Hz以下において共振は起こらない。これは、位相特性が反転する300Hz〜400Hzの周波数以下において、共振は起こらないためである。
“0 ° characteristic” and “90 ° characteristic” shown in FIGS. 3A and 3B indicate that a resonance point exists in 700 Hz to 800 Hz. On the other hand, no resonance point is observed in the range of 700 Hz to 800 Hz in the “180 ° characteristic” and “270 ° characteristic” shown in FIGS. Even if the resonance point is not confirmed at a certain division angle, the user can notice the existence of the resonance point by looking at the Bode diagram of each division angle. Thereby, the user can take a countermeasure against resonance by setting a filter for the resonance point. For example, if only FIG. 3C or FIG. 3D is referred to, the user determines that it is not necessary to set a filter. However, as in the present embodiment, by referring not only to FIG. 3C and FIG. 3D but also to FIG. 3A and FIG. Can be set. Thus, the user can easily grasp the resonance point of the motor shaft at an arbitrary division angle (rotation angle) and set a filter for the frequency corresponding to the resonance point. As a result, the
図4(A)〜図4(D)は、フィルタ設定後に再取得したモータ軸の各分割角度におけるボード線図の測定結果を示すグラフである。産業機械100は、速度制御系30においてフィルタ処理を行う。ユーザは、フィルタ処理部を動作させてもよい。フィルタ処理後、産業機械100は、複数の分割角度のそれぞれについてボード線図を再取得する。図4(A)および図4(B)は、図3(A)および図3(B)において確認された700Hz〜800Hzの共振点のピークが、ゲイン特性の任意の値(例えば、−10dB)を超えないようにフィルタ処理により抑制されたことを示す。このように、産業機械100は容易にボード線図を再取得することができるため、ユーザは、フィルタ処理後のボード線図を確認することができ、さらに、フィルタの設定とボード線図の確認とを繰り返すことによって、ユーザは、より適切なフィルタ処理の条件を検討することもできる。
FIG. 4A to FIG. 4D are graphs showing the measurement results of the Bode diagrams at each division angle of the motor shaft re-acquired after setting the filter. The
(変形例)
本変形例による産業機械100は、モータ50の安全装置(インターロック機能)を備える点で、第1実施形態による産業機械100と異なる。主制御部10は、ボード線図を取得するために、モータ軸を各分割角度に位置するように回転させている。もし、モータ軸の回転によりモータ50の動作対象が動作可能域を超えてしまうと、動作対象が固定された他の部材と衝突してしまう可能性がある。これにより、動作対象の損傷や、モータ50への過剰な負荷等が発生する可能性がある。そこで、産業機械100は、動作対象の動作範囲を演算し、動作範囲が動作対象の動作可能域を超える場合に、モータ50の動作を阻止するインターロック機能を有する。
(Modification)
The
本変形例による産業機械100の基本的な構成は、第1実施形態による産業機械100の構成と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
The basic configuration of the
図5は、本変形例による産業機械100の動作の一例を示すフロー図である。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the
図2と同様のステップS10の後、エンコーダ60は、動作対象の実際の位置を測定し、動作対象の位置測定値を主制御部10へ送信する。これにより、主制御部10は、測定開始命令を受けたときの動作対象の位置測定値を取得する(S11)。次に、主制御部10は、モータ軸が所定の分割角度に位置するように回転したときに、動作対象が移動する範囲を演算する(S12)。このとき、主制御部10は、少なくとも、最大の分割角度だけ回転させたときの動作範囲を演算する。例えば、入力された分割角度が0°、90°、180°、270°の場合、モータ軸は、ボード線図の取得のために270°回転することになる。この場合、主制御部10は、モータ軸が0°から270°回転するときの、動作対象の動作範囲を演算する。勿論、主制御部10は、モータ軸が0°から360°回転(一回転)するときの、動作対象の動作範囲を演算してもよい。
After step S <b> 10 similar to FIG. 2, the
次に、主制御部10は、演算した動作範囲が動作対象の動作可能域を超えるかを判断する(S13)。動作範囲が動作可能域を超える場合(S13のYES)、主制御部10は、インターロック機能により、ステップS20における周波数特性およびボード線図の取得を停止し、モータ50の動作を阻止する(S14)。さらに、ディスプレイ80は、エラーを表示し、ユーザにその動作範囲が動作可能域を超える旨を表示する(S14)。この場合、ユーザは、インターロックを解除し、動作可能域を超えないように動作対象を移動させる(S15)。例えば、ユーザは、動作範囲が動作可能域を超えない位置を確認し、その位置まで動作対象を移動させる。ユーザは、モータ軸が或る分割角度から次の分割角度に回転する方向とは逆の方向に、モータ軸を手動で回転させる。あるいは、ユーザは、動作範囲に示される動作方向とは逆の方向に動作対象が移動するように、主制御部10から位置指令を出力させてもよい。その後、ステップS10からS13までを実行する。ステップS13において動作範囲が動作可能域を超えない場合(S13のNO)、ステップS20〜S60を実行する。尚、ステップS20以降の動作は、第1実施形態による産業機械100と同様である。
Next, the
このように、本変形例による産業機械100は、モータ軸が所定の分割角度に位置するように回転したときに動作対象が移動する範囲を演算し、その動作範囲が動作対象の動作可能域を超える場合に、モータ50の動作を阻止する。これにより、産業機械100は、動作対象が動作可能域を超えて他の部材と衝突することを抑制ことができる。従って、産業機械100は、動作対象の損傷、モータ50への過剰な負荷等を抑制ことができる。また、本変形例による産業機械100は、第1実施形態による産業機械100と同様の効果を得ることができる。
As described above, the
(第2実施形態)
第1実施形態による産業機械100においては、ユーザがフィルタ等の共振対策を行うのに対して、第2実施形態による産業機械100においては、ユーザによらずに産業機械100が自動でフィルタ処理を行う。
(Second Embodiment)
In the
図6は、第2実施形態による産業機械100の構成の一例を示すブロック図である。産業機械100は、フィルタ処理部95をさらに備える。その他の構成は、第1実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the
フィルタ処理部95は、速度制御部34により出力されるトルク指令にフィルタ処理を行う。これにより、フィルタ処理部95は、サーボ制御部のゲイン特性の一部を抑制させるように動作する。フィルタ処理部95が備えるフィルタは、例えば、ノッチフィルタまたはローパスフィルタである。尚、フィルタ処理部95は、主制御部10またはサーボ制御部の一部であっても良い。
The
次に、フィルタ処理の動作について説明する。 Next, the operation of the filter process will be described.
まず、主制御部10は、全ての分割角度のボード線図を取得した後(図2のS30のYES)、周波数特性測定部90から全ての分割角度のボード線図を受け取る。主制御部10は、全ての分割角度のボード線図において、ゲイン特性(高さ)が所定値以上の共振点のピークを検出する。
First, the
主制御部10は、ピークの無いゲイン特性の理想波形をデータとして予め保持し、「0°の特性」〜「270°の特性」のそれぞれのゲイン特性に対して、理想波形のゲイン特性との差の絶対値を算出する。主制御部10は、このゲイン特性の差の絶対値が所定値以上となる周波数帯域を検出し、この周波数帯域内におけるピークを共振点と判断し、フィルタを設定する周波数帯域として検出する。
The
例えば、図3(A)に示すように、所定値を10dBとして、「0°の特性」のピーク検出について説明する。まず、主制御部10は、「0°の特性」のゲイン特性と理想波形のゲイン特性との差を算出する。このとき、差の絶対値が、所定値として、例えば、10dBを超える周波数帯域は、700Hz〜800Hzである。従って、「0°の特性」では頂点が約−5dBとなるピークが検出される。尚、700Hz以下および800Hz以上のゲイン特性は、理想波形とほぼ同様であるため、700Hz以下および800Hz以上においてフィルタを設定するピークは検出されない。一方、図3(C)に示す「180°の特性」において、400Hz〜500Hzのゲイン特性と理想波形のゲイン特性との差の絶対値は10dBを超えない。さらに、400Hz以下および500Hz以上のゲイン特性は、理想波形とほぼ同様である。そのため、「180°の特性」では、フィルタを設定するピークは検出されない。主制御部10は、この差の絶対値の算出を、「0°の特性」〜「270°の特性」の全ての分割角度の組み合わせにおいて行う。これにより、主制御部10は、図3(A)に示す「0°の特性」および図3(B)に示す「90°の特性」において、700Hz〜800Hzにピークを検出する。
For example, as shown in FIG. 3A, the peak detection of “0 ° characteristic” will be described with a predetermined value of 10 dB. First, the
尚、上記はゲイン特性の差に基づいたピークの検出の例を示しているが、これに限定されず、複数の検出方法を用いてもよく、さらに組み合わせて用いてもよい。 In addition, although the above has shown the example of the detection of the peak based on the difference of a gain characteristic, it is not limited to this, A several detection method may be used and you may use it further combining.
主制御部10は、検出されたピークの情報(例えば、ピークの高さ、半値幅等)をフィルタ処理部95へ出力する。これにより、主制御部10は、検出されたピークのゲイン特性の一部を抑制するようにフィルタ処理部95を動作させる。
The
次に、主制御部10によるフィルタの設定方法の詳細について、説明する。
Next, the details of the filter setting method by the
フィルタ処理部95がノッチフィルタを備える場合、主制御部10は、フィルタ処理部95に特定の中心周波数(カットオフ周波数)を設定する。フィルタ処理部95が複数のノッチフィルタを設定することができる場合、主制御部10は、複数のピークに対応する周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数として、それらの周波数のそれぞれにフィルタ処理部95を動作させる。
When the
例えば、主制御部10は、図3(A)に示す「0°の特性」の700Hz〜800Hzの一つのピークの中心周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させる。さらに、主制御部10は、図3(B)に示す「90°の特性」の700Hz〜800Hzの一つのピークの中心周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させる。この場合、主制御部10は、合計2つの周波数についてフィルタ処理部95を動作させる。
For example, the
フィルタ処理部95が一つのノッチフィルタしか設定できない場合、主制御部10は、検出されたピークにおいて最も高い周波数および最も低い周波数の平均値をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させてもよい。
When the
例えば、主制御部10は、図3(A)に示す「0°の特性」の700Hz〜800Hzの間のピークの中心周波数と、図3(B)に示す「90°の特性」の700Hz〜800Hzのピークの中心周波数との平均値(例えば、750Hz)を算出する。主制御部10は、算出した平均値の周波数(例えば、750Hz)をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させる。このとき、主制御部10は、検出したピークのすべてが予め定めたゲイン特性の値(例えば、−10dB)以下になるように、ノッチフィルタの帯域幅を設定してもよい。
For example, the
また、フィルタ処理部95が一つのノッチフィルタしか設定できない場合、主制御部10は、検出したピークにおいて最も高いピークの周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させてもよい。
Further, when the
例えば、主制御部10は、図3(A)に示す「0°の特性」および図3(B)に示す「90°の特性」の中心周波数のピークの高さを比較し、最も高いピークの中心周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させる。
For example, the
一方、フィルタ処理部95がローパスフィルタを備える場合、主制御部10は、フィルタ処理部95にカットオフ周波数を設定する。主制御部10は、検出されたピークにおいて最も低い中心周波数をカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させる。
On the other hand, when the
例えば、主制御部10は、図3(A)に示す「0°の特性」および図3(B)に示す「90°の特性」の中心周波数を比較し、より低い中心周波数をローパスフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部95を動作させる。
For example, the
このように、第2実施形態による産業機械100は、サーボ制御部のゲイン特性の一部を抑制させるフィルタ処理部95を備える。また、産業機械100は、ボード線図のゲイン特性においてモータ軸の回転角の変化により中心周波数または高さが変化するピークを検出する。さらに、産業機械100は、検出されたピークのゲイン特性の一部を抑制するようにフィルタ処理部95を動作させる。これにより、産業機械100は、モータ軸の回転角により変化するゲイン特性を検出してフィルタの処理を自動で行うことができる。その結果、ユーザの手間を省くことができる。
Thus, the
また、第2実施形態による産業機械100は、第1実施形態による産業機械100と同様の効果を得ることができる。さらに、第2実施形態による産業機械100に、第1実施形態の変形例を適用してもよい。
Further, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
100 産業機械、10 主制御部、20 位置制御部、30 速度制御系、40電流制御部、50 モータ、60 エンコーダ、70 入力部、80 ディスプレイ、90 周波数特性測定部、92 記憶部、95 フィルタ処理部 100 Industrial machinery, 10 Main control unit, 20 Position control unit, 30 Speed control system, 40 Current control unit, 50 Motor, 60 Encoder, 70 Input unit, 80 Display, 90 Frequency characteristic measurement unit, 92 Storage unit, 95 Filter processing Part
Claims (8)
前記モータを制御するサーボ制御部と、
前記モータの軸の回転角を所定の角度に設定するように前記サーボ制御部を制御する主制御部と、
前記軸の複数の回転角について、前記サーボ制御部の周波数特性およびボード線図を取得する周波数特性測定部と、を備える産業機械。 A motor for operating the operation target;
A servo control unit for controlling the motor;
A main control unit that controls the servo control unit to set a rotation angle of the shaft of the motor to a predetermined angle;
An industrial machine comprising: a frequency characteristic measuring unit that obtains a frequency characteristic and a Bode diagram of the servo control unit for a plurality of rotation angles of the shaft.
前記主制御部は、検出された前記ピークの周波数に基づいて前記ノッチフィルタのカットオフ周波数を設定する、請求項5に記載の産業機械。 The filter processing unit includes a notch filter,
The industrial machine according to claim 5, wherein the main control unit sets a cutoff frequency of the notch filter based on the detected peak frequency.
前記主制御部は、検出された前記ピークにおいて最も低い周波数を前記ローパスフィルタのカットオフ周波数とする、請求項5に記載の産業機械。 The filter processing unit includes a low-pass filter,
The industrial machine according to claim 5, wherein the main control unit sets the lowest frequency at the detected peak as a cutoff frequency of the low-pass filter.
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