JP2871993B2 - サーボモータの位置制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータの位置制
御装置に関し、特に、ＮＣ工作機械やロボットなどに使
われるモータの位置制御装置において、運転中に誤って
制御軸をワークに衝突させたような異常状態を高速に検
出し、短時間でモータを停止させ、衝突のダメージを最
小にする保護機能に関するものである。
御装置に関し、特に、ＮＣ工作機械やロボットなどに使
われるモータの位置制御装置において、運転中に誤って
制御軸をワークに衝突させたような異常状態を高速に検
出し、短時間でモータを停止させ、衝突のダメージを最
小にする保護機能に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４は従来のサーボモータの位置制御
装置を示すブロック図である。
装置を示すブロック図である。
【０００３】図１４において、位置制御部２は、位置指
令発生部１よりモータ５の回転位置指令Ｐc を入力し、
モータ５の回転位置検出器７からモータ回転位置Ｐf を
フィードバックし、位置偏差をなくすように速度指令Ｖ
c を速度制御部３に出力する。速度制御部３は、速度検
出手段８よりモータ回転速度Ｖf をフィードバックして
速度偏差をなくすようにトルク電流指令Ｉc を電流制御
部４に出力する。
令発生部１よりモータ５の回転位置指令Ｐc を入力し、
モータ５の回転位置検出器７からモータ回転位置Ｐf を
フィードバックし、位置偏差をなくすように速度指令Ｖ
c を速度制御部３に出力する。速度制御部３は、速度検
出手段８よりモータ回転速度Ｖf をフィードバックして
速度偏差をなくすようにトルク電流指令Ｉc を電流制御
部４に出力する。
【０００４】本例では、速度検出手段８は、モータ５に
取り付けられた位置検出器７から得られる位置情報を微
分することで算出している。また、位置制御としては、
本例のようにモータ５の回転位置を制御する他、位置検
出器７を機械部６に取り付け、機械の位置を制御する場
合もある。
取り付けられた位置検出器７から得られる位置情報を微
分することで算出している。また、位置制御としては、
本例のようにモータ５の回転位置を制御する他、位置検
出器７を機械部６に取り付け、機械の位置を制御する場
合もある。
【０００５】電流制御部４は、モータ５のトルク電流を
トルク電流指令Ｉc になるように電流制御する。機械部
６は、モータ５によって駆動されるテーブルや、ロボッ
トアームを示しており、モータの位置制御装置全体とし
ては、機械部６を位置指令発生部１の指令通りに動かす
ように制御している。
トルク電流指令Ｉc になるように電流制御する。機械部
６は、モータ５によって駆動されるテーブルや、ロボッ
トアームを示しており、モータの位置制御装置全体とし
ては、機械部６を位置指令発生部１の指令通りに動かす
ように制御している。
【０００６】外乱トルクオブザーバ９は、トルク電流指
令Ｉc とモータ回転速度Ｖf を入力し、機械に加わる外
乱トルクを推定する。判定部１０は、推定外乱トルクＴ
L*が許容外乱トルク値ＴLaを越えたかどうかを判定し、
越えた場合にアラーム信号を電流制御部４に出力し、こ
の時、電流制御部４は、モータ５へのパワーの供給を停
止させ、モータ５を停止させていた。
令Ｉc とモータ回転速度Ｖf を入力し、機械に加わる外
乱トルクを推定する。判定部１０は、推定外乱トルクＴ
L*が許容外乱トルク値ＴLaを越えたかどうかを判定し、
越えた場合にアラーム信号を電流制御部４に出力し、こ
の時、電流制御部４は、モータ５へのパワーの供給を停
止させ、モータ５を停止させていた。
【０００７】図１５は外乱トルクオブザーバ９の一構成
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【０００８】図１５において９１、９３は乗算手段で、
モータトルク定数ＫT 、 モータのイナーシャとモータ軸
換算の負荷イナーシャの和Ｊを乗ずる。９２は減算手
段、９４は微分手段、９５は時定数Ｔの一次フィルタ部
である。
モータトルク定数ＫT 、 モータのイナーシャとモータ軸
換算の負荷イナーシャの和Ｊを乗ずる。９２は減算手
段、９４は微分手段、９５は時定数Ｔの一次フィルタ部
である。
【０００９】さて、モータのトルク電流をＩ、モータト
ルク定数をＫT 、モータのイナーシャとモータ軸換算の
負荷イナーシャの和をＪ、モータの回転速度をＶf 、外
乱トルクをＴL とすると、モータの運転方程式は、
ルク定数をＫT 、モータのイナーシャとモータ軸換算の
負荷イナーシャの和をＪ、モータの回転速度をＶf 、外
乱トルクをＴL とすると、モータの運転方程式は、
【数１】 となるから、
【数２】 より、外乱トルクＴL を推定することができる。
【００１０】式数２で、モータのトルク電流Ｉに代えて
電流指令Ｉc を用いて、外乱トルクＴL の推定を行うと
図１５のブロック図となる。
電流指令Ｉc を用いて、外乱トルクＴL の推定を行うと
図１５のブロック図となる。
【００１１】つまり、図１５において、モータの回転速
度Ｖf の微分値にイナーシャＪを乗じ、実際にモータに
かかっているトルクＴr を求め、これより、電流指令Ｉ
c にモータトルク定数ＫT を乗じたモータの発生トルク
Ｔm を減算し外乱トルクが算出できる。また、これに一
次フィルタ９５を通して、過渡的な推定誤差を除去して
推定外乱トルクＴL*が出力される。
度Ｖf の微分値にイナーシャＪを乗じ、実際にモータに
かかっているトルクＴr を求め、これより、電流指令Ｉ
c にモータトルク定数ＫT を乗じたモータの発生トルク
Ｔm を減算し外乱トルクが算出できる。また、これに一
次フィルタ９５を通して、過渡的な推定誤差を除去して
推定外乱トルクＴL*が出力される。
【００１２】以上により、外乱トルクオブザーバ９は、
モータ５にかかっているトルクの中から、トルク電流指
令によってモータ自信が発生しているトルク成分を除い
た、外力、すなわち、外乱トルクＴL を取り出す働きが
ある。
モータ５にかかっているトルクの中から、トルク電流指
令によってモータ自信が発生しているトルク成分を除い
た、外力、すなわち、外乱トルクＴL を取り出す働きが
ある。
【００１３】さて、いま、機械を運転中に制御軸がなん
らかの障害物に当たった場合を考えると、モータには、
回転を阻止する方向に外乱トルクがかかる。通常の切削
加工などの場合では、外乱トルク、すなわち、切削負荷
は、さほど大きくない。しかし、正常な切削の場合と異
なり、誤って制御軸をワークに衝突させたような場合に
は、非常に大きな外乱トルクがモータにかかる。
らかの障害物に当たった場合を考えると、モータには、
回転を阻止する方向に外乱トルクがかかる。通常の切削
加工などの場合では、外乱トルク、すなわち、切削負荷
は、さほど大きくない。しかし、正常な切削の場合と異
なり、誤って制御軸をワークに衝突させたような場合に
は、非常に大きな外乱トルクがモータにかかる。
【００１４】そこで、従来では、外乱トルクの正常値と
異常値の間に許容外乱トルクＴLaを設定し、推定外乱ト
ルクＴL*が許容外乱トルクＴLaを越えた時、衝突と判定
し、電流制御部４にアラーム信号を出力し、モータ５へ
のパワー供給を遮断し、機械部６の破損を防いでいた。
異常値の間に許容外乱トルクＴLaを設定し、推定外乱ト
ルクＴL*が許容外乱トルクＴLaを越えた時、衝突と判定
し、電流制御部４にアラーム信号を出力し、モータ５へ
のパワー供給を遮断し、機械部６の破損を防いでいた。
【００１５】図１６は、正常値と衝突時の推定外乱トル
クＴL*の時間応答と許容外乱トルクＴLaの関係を示すも
ので、Ｐは正常値、Ｑは衝突時の推定外乱トルクＴL*の
時間応答を示し、推定外乱トルクＴL*が許容外乱トルク
ＴLaを越えた時にアラーム信号を出力する。
クＴL*の時間応答と許容外乱トルクＴLaの関係を示すも
ので、Ｐは正常値、Ｑは衝突時の推定外乱トルクＴL*の
時間応答を示し、推定外乱トルクＴL*が許容外乱トルク
ＴLaを越えた時にアラーム信号を出力する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】叙上のように、従来の
モータの位置制御装置では、外乱トルクオブザーバを用
いて、推定外乱トルクＴL*が許容外乱トルク値ＴLaを越
えた場合を衝突と検出し、モータへのパワー供給を遮断
し、機械部の破損を防いでいたが、モータが高速で回転
している場合には、必ずしも機械部の損傷を軽減できな
いことがあった。
モータの位置制御装置では、外乱トルクオブザーバを用
いて、推定外乱トルクＴL*が許容外乱トルク値ＴLaを越
えた場合を衝突と検出し、モータへのパワー供給を遮断
し、機械部の破損を防いでいたが、モータが高速で回転
している場合には、必ずしも機械部の損傷を軽減できな
いことがあった。
【００１７】つまり、衝突の検出には、すべての正常動
作で誤動作しないように、許容外乱トルク値ＴLaを高め
に設定する必要があることと、外乱オブザーバの推定誤
差を除去する一次フィルタの遅れにより、図１６のよう
に実際の衝突から衝突の検出までに検出遅れ時間Ｔd が
生じるのが問題である。いま、モータの回転速度がＶf
であるとすると、モータはＶf ×Ｔd だけ回転するため
に、検出遅れ時間Ｔdが一定の場合、回転速度Ｖf に比
例して衝突後のモータ回転量、すなわち、制動距離が増
加し、機械のダメージが増加する。このために、特に高
速回転時では、機械部の損傷を軽減できない場合があっ
た。
作で誤動作しないように、許容外乱トルク値ＴLaを高め
に設定する必要があることと、外乱オブザーバの推定誤
差を除去する一次フィルタの遅れにより、図１６のよう
に実際の衝突から衝突の検出までに検出遅れ時間Ｔd が
生じるのが問題である。いま、モータの回転速度がＶf
であるとすると、モータはＶf ×Ｔd だけ回転するため
に、検出遅れ時間Ｔdが一定の場合、回転速度Ｖf に比
例して衝突後のモータ回転量、すなわち、制動距離が増
加し、機械のダメージが増加する。このために、特に高
速回転時では、機械部の損傷を軽減できない場合があっ
た。
【００１８】本発明は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能としたサーボモータ
の新規な位置制御装置を提供することにある。
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能としたサーボモータ
の新規な位置制御装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明のサーボモータの位置制御装置は、モータ
と、該モータの回転位置または機械の位置を検出する位
置検出手段と、前記モータの回転速度を検出する速度検
出手段と、前記モータの回転位置指令を発生する位置指
令発生部と、前記モータの回転位置を制御する位置制御
部と、前記モータの回転速度を制御する速度制御部と、
前記モータのトルク電流を制御する電流制御部とを備え
るサーボモータの位置制御装置において、トルク電流指
令とモータの回転速度に基づいて、外乱トルクを推定す
る外乱トルクオブザーバと、推定した外乱トルクが予め
設定されている許容外乱トルク値を越えたときアラーム
信号を出力する判定部と、この判定部が出力するアラー
ム信号を入力して、モータが停止する方向に予め設定さ
れた機械の最大許容トルク電流指令を前記モータが停止
するまで通常の電流指令に替えて前記電流制御部に出力
する逆転制動制御部とを備えるものである。
に、本発明のサーボモータの位置制御装置は、モータ
と、該モータの回転位置または機械の位置を検出する位
置検出手段と、前記モータの回転速度を検出する速度検
出手段と、前記モータの回転位置指令を発生する位置指
令発生部と、前記モータの回転位置を制御する位置制御
部と、前記モータの回転速度を制御する速度制御部と、
前記モータのトルク電流を制御する電流制御部とを備え
るサーボモータの位置制御装置において、トルク電流指
令とモータの回転速度に基づいて、外乱トルクを推定す
る外乱トルクオブザーバと、推定した外乱トルクが予め
設定されている許容外乱トルク値を越えたときアラーム
信号を出力する判定部と、この判定部が出力するアラー
ム信号を入力して、モータが停止する方向に予め設定さ
れた機械の最大許容トルク電流指令を前記モータが停止
するまで通常の電流指令に替えて前記電流制御部に出力
する逆転制動制御部とを備えるものである。
【００２０】また、本発明は、さらに、予め設定された
閾値レベルと前記位置指令発生部から出力される動作モ
ード信号とを比較して制御信号を出力する比較手段と、
前記制御信号により位置決めモード許容外乱トルク値か
または切削送りモード許容外乱トルク値を選択出力する
選択手段とを有し、運転中の機械の動作モードを位置指
令発生部より入力し、該動作モードに応じた許容外乱ト
ルク値を前記判定部に設定する動作モード判定部を備え
るものである。
閾値レベルと前記位置指令発生部から出力される動作モ
ード信号とを比較して制御信号を出力する比較手段と、
前記制御信号により位置決めモード許容外乱トルク値か
または切削送りモード許容外乱トルク値を選択出力する
選択手段とを有し、運転中の機械の動作モードを位置指
令発生部より入力し、該動作モードに応じた許容外乱ト
ルク値を前記判定部に設定する動作モード判定部を備え
るものである。
【００２１】
【実施例】次に本発明をその好ましい実施例について図
面を参照しながら具体的に説明する。
面を参照しながら具体的に説明する。
【００２２】図１は、第１、第２の発明に係るサーボモ
ータの位置制御装置の一実施例を示すブロック構成図で
ある。
ータの位置制御装置の一実施例を示すブロック構成図で
ある。
【００２３】図１において、位置制御部２は、位置指令
発生部１よりモータ５の回転位置指令Ｐc を入力し、モ
ータ５の回転位置検出器７からモータ回転位置Ｐf をフ
ィードバックし、位置偏差をなくすように速度指令Ｖc
を速度制御部３に出力する。
発生部１よりモータ５の回転位置指令Ｐc を入力し、モ
ータ５の回転位置検出器７からモータ回転位置Ｐf をフ
ィードバックし、位置偏差をなくすように速度指令Ｖc
を速度制御部３に出力する。
【００２４】速度制御部３は、速度検出手段８よりモー
タ回転速度Ｖf をフィードバックして速度偏差をなくす
ようにトルク電流指令Ｉc を電流制御部４に出力する。
タ回転速度Ｖf をフィードバックして速度偏差をなくす
ようにトルク電流指令Ｉc を電流制御部４に出力する。
【００２５】本実施例では、速度検出手段８は、モータ
５に取り付けられた位置検出器７から得られる位置情報
を微分することで算出している。また、位置制御として
は、本実施例のようにモータの回転位置を制御する他、
位置検出器７を図１の破線にて示す如く機械部６に取り
付け、機械の位置を制御する場合もある。
５に取り付けられた位置検出器７から得られる位置情報
を微分することで算出している。また、位置制御として
は、本実施例のようにモータの回転位置を制御する他、
位置検出器７を図１の破線にて示す如く機械部６に取り
付け、機械の位置を制御する場合もある。
【００２６】電流制御部４は、モータ５のトルク電流を
トルク電流指令Ｉc になるように電流制御する。機械部
６は、モータ５によって駆動されるテーブルや、ロボッ
トアームを示しており、モータの位置制御装置全体とし
ては、機械部６を位置指令発生部１の指令通りに動かす
ように制御している。
トルク電流指令Ｉc になるように電流制御する。機械部
６は、モータ５によって駆動されるテーブルや、ロボッ
トアームを示しており、モータの位置制御装置全体とし
ては、機械部６を位置指令発生部１の指令通りに動かす
ように制御している。
【００２７】外乱トルクオブザーバ９は、トルク電流指
令Ｉc とモータ回転速度Ｖf を入力し、機械に加わえら
れる外乱トルクを推定する。
令Ｉc とモータ回転速度Ｖf を入力し、機械に加わえら
れる外乱トルクを推定する。
【００２８】判定部１０は、推定外乱トルクＴL*が許容
外乱トルク値ＴLaを越えたかどうかを判定し、越えた場
合に逆転制動制御部１１にアラーム信号を出力する。
外乱トルク値ＴLaを越えたかどうかを判定し、越えた場
合に逆転制動制御部１１にアラーム信号を出力する。
【００２９】逆転制動制御部１１は、アラーム信号を入
力すると、モータ５が停止する方向の制動トルク電流指
令Ｉs をモータ５が停止するまで通常の電流指令Ｉc に
切替えて電流制御部４に出力する。
力すると、モータ５が停止する方向の制動トルク電流指
令Ｉs をモータ５が停止するまで通常の電流指令Ｉc に
切替えて電流制御部４に出力する。
【００３０】判定部１０は、具体的には例えば図３に示
すように、比較手段１０1 により構成され、図４に示す
フローチャートに従って動作する。即ち、推定外乱トル
クＴL*が、−ＴLa＜ＴL*＜ＴLaの関係を満足しない場合
には判定部１０からアラーム信号が出力される。
すように、比較手段１０1 により構成され、図４に示す
フローチャートに従って動作する。即ち、推定外乱トル
クＴL*が、−ＴLa＜ＴL*＜ＴLaの関係を満足しない場合
には判定部１０からアラーム信号が出力される。
【００３１】逆転制動制御部１１は、具体的には例えば
図５に示すように比較手段１１1 及び選択手段１１2 に
より構成され、図６のフローチャートに従って動作す
る。
図５に示すように比較手段１１1 及び選択手段１１2 に
より構成され、図６のフローチャートに従って動作す
る。
【００３２】図５、図６を参照するに、比較手段１１1
にはモータ回転速度Ｖf によりモータ回転方向が入力さ
れ、そこで閾値レベルとなる０と比較される。比較手段
１１1 からはモータ５がいずれの方向に回転しているか
その回転方向またはモータ５が停止したという信号が出
力される。判定部１０からアラーム信号が入力されたと
きに、この比較手段１１1 の出力によって選択手段１１
2 が動作する。
にはモータ回転速度Ｖf によりモータ回転方向が入力さ
れ、そこで閾値レベルとなる０と比較される。比較手段
１１1 からはモータ５がいずれの方向に回転しているか
その回転方向またはモータ５が停止したという信号が出
力される。判定部１０からアラーム信号が入力されたと
きに、この比較手段１１1 の出力によって選択手段１１
2 が動作する。
【００３３】即ち、モータ５の速度が停止して０になっ
た場合には制動トルク電流指令Ｉsとして０が出力され
る。またモータ５の速度Ｖf がＶf ＞０の場合、つまり
正回転の場合には制動トルク電流指令Ｉs として−Ｉ
MAX が、Ｖf ＜０の場合、即ち逆回転の場合は＋ＩMAX
がそれぞれ出力される。
た場合には制動トルク電流指令Ｉsとして０が出力され
る。またモータ５の速度Ｖf がＶf ＞０の場合、つまり
正回転の場合には制動トルク電流指令Ｉs として−Ｉ
MAX が、Ｖf ＜０の場合、即ち逆回転の場合は＋ＩMAX
がそれぞれ出力される。
【００３４】外乱トルクオブザーバを用いた衝突の検出
過程は、従来例と同様である。本発明では、衝突を検出
した後、逆転制動制御部１１が電流制御部４に通常のト
ルク電流指令Ｉc に切替えて、制動トルク電流指令Ｉs
を出力する点に特徴がある。
過程は、従来例と同様である。本発明では、衝突を検出
した後、逆転制動制御部１１が電流制御部４に通常のト
ルク電流指令Ｉc に切替えて、制動トルク電流指令Ｉs
を出力する点に特徴がある。
【００３５】図７（Ａ）〜（Ｄ）は、衝突が発生し、逆
転制動制御部１１がアラーム信号を入力して、モータが
停止するまでの応答の一例を示すタイムチャートであ
る。
転制動制御部１１がアラーム信号を入力して、モータが
停止するまでの応答の一例を示すタイムチャートであ
る。
【００３６】図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照するに、図７
（Ａ）が外乱の入力を示し、時刻ｔ1にて外乱、衝突が
発生し、検出遅れ時間Ｔd 後の時刻ｔ2 にて衝突が検出
され、（Ｂ）に示すようにアラーム信号が出力される。
図７（Ｃ）は、電流制御部４に指令するトルク電流指令
を示し、逆転制動制御部１１により、時刻ｔ2 にて、通
常のトルク電流指令Ｉc に替えて、モータが停止する方
向の制動トルク電流指令Ｉs として、−ＩMAX に切り替
える。ここで、ＩMAX は、例えば、機械の許容最大トル
クを与えるトルク電流値であり、予め逆転制動制御部１
１に設定しておく。
（Ａ）が外乱の入力を示し、時刻ｔ1にて外乱、衝突が
発生し、検出遅れ時間Ｔd 後の時刻ｔ2 にて衝突が検出
され、（Ｂ）に示すようにアラーム信号が出力される。
図７（Ｃ）は、電流制御部４に指令するトルク電流指令
を示し、逆転制動制御部１１により、時刻ｔ2 にて、通
常のトルク電流指令Ｉc に替えて、モータが停止する方
向の制動トルク電流指令Ｉs として、−ＩMAX に切り替
える。ここで、ＩMAX は、例えば、機械の許容最大トル
クを与えるトルク電流値であり、予め逆転制動制御部１
１に設定しておく。
【００３７】図７の（Ｄ）は、モータの回転速度Ｖf の
応答を示すもので、図中、Ｇは従来の応答、Ｆは本方式
の応答特性である。アラーム信号入力後、モータへのパ
ワー供給を遮断する従来方式に比べ、本方式では、モー
タが停止する方向に機械が許す最大のトルク電流指令を
かけるために、高速にモータを停止させることができ、
斜線で示す衝突検出後のモータの回転量、すなわち、制
動距離を最短にすることができる。
応答を示すもので、図中、Ｇは従来の応答、Ｆは本方式
の応答特性である。アラーム信号入力後、モータへのパ
ワー供給を遮断する従来方式に比べ、本方式では、モー
タが停止する方向に機械が許す最大のトルク電流指令を
かけるために、高速にモータを停止させることができ、
斜線で示す衝突検出後のモータの回転量、すなわち、制
動距離を最短にすることができる。
【００３８】また、図１において、第２の発明の第１の
実施例では、上記第１の発明の構成に加えて動作モード
判定部１２を有する。動作モード判定部１２は、運転中
の機械の動作モードを位置指令発生部１より入力し、動
作モードに応じた許容外乱トルク値ＴLaを判定部１０に
設定する。
実施例では、上記第１の発明の構成に加えて動作モード
判定部１２を有する。動作モード判定部１２は、運転中
の機械の動作モードを位置指令発生部１より入力し、動
作モードに応じた許容外乱トルク値ＴLaを判定部１０に
設定する。
【００３９】一般に工作機械やロボットなどの運転で
は、制御軸を所望の位置へ高速に移動させる位置決め運
転モードと、比較的低速で切削などの加工を行う切削送
りモードがある。位置決め運転モードではモータは高速
回転するが、切削を行わないので外乱トルクはあまり大
きくない。一方、切削送りモードでは、モータの回転は
低速であるが重切削などでかなり大きい外乱トルクがか
かる。
は、制御軸を所望の位置へ高速に移動させる位置決め運
転モードと、比較的低速で切削などの加工を行う切削送
りモードがある。位置決め運転モードではモータは高速
回転するが、切削を行わないので外乱トルクはあまり大
きくない。一方、切削送りモードでは、モータの回転は
低速であるが重切削などでかなり大きい外乱トルクがか
かる。
【００４０】動作モード判定部１２は、具体的には例え
ば図７に示すように比較手段１２1及び選択手段１２2
により構成され、図８に示すフローチャートに従って動
作する。
ば図７に示すように比較手段１２1及び選択手段１２2
により構成され、図８に示すフローチャートに従って動
作する。
【００４１】図８、図９を参照するに、比較手段１２1
には予め切削送り上限速度Ｆo が閾値として設定されて
おり、位置指令発生部１から位置指令速度Ｆが入力され
る。比較手段１２1 からはこの位置指令速度Ｆと切削送
り上限速度Ｆo の比較結果が出力され、この比較結果信
号により選択手段１２2 は、図９に示すように、切削送
りモード許容外乱トルクＴLac または位置決めモード許
容外乱トルクＴLap を選択して許容外乱トルクＴLaとし
て判部１０に設定する。
には予め切削送り上限速度Ｆo が閾値として設定されて
おり、位置指令発生部１から位置指令速度Ｆが入力され
る。比較手段１２1 からはこの位置指令速度Ｆと切削送
り上限速度Ｆo の比較結果が出力され、この比較結果信
号により選択手段１２2 は、図９に示すように、切削送
りモード許容外乱トルクＴLac または位置決めモード許
容外乱トルクＴLap を選択して許容外乱トルクＴLaとし
て判部１０に設定する。
【００４２】図１０（Ａ）、（Ｂ）は、位置決めモー
ド、切削送りモードの場合での正常時、衝突時の外乱ト
ルクＴL*の時間応答と許容外乱トルク値ＴLaの関係を示
すタイムチャートである。
ド、切削送りモードの場合での正常時、衝突時の外乱ト
ルクＴL*の時間応答と許容外乱トルク値ＴLaの関係を示
すタイムチャートである。
【００４３】図１０（Ａ）、（Ｂ）を参照するに、Ｐは
正常時、Ｑは衝突時の推定外乱トルクをそれぞれ示す。
それぞれの運転モードで正常時に衝突検出が誤動作しな
いように、許容外乱トルク値ＴLaを正常時より１０〜２
０％多い値に設定すると、図１０（Ｂ）の切削送りモー
ドに比べ、図１０（Ａ）の位置決めモードで許容外乱ト
ルク値ＴLaの値を小さくでき、モータが高速回転する位
置決めモードで衝突の検出遅れ時間Ｔd を短縮すること
ができる。
正常時、Ｑは衝突時の推定外乱トルクをそれぞれ示す。
それぞれの運転モードで正常時に衝突検出が誤動作しな
いように、許容外乱トルク値ＴLaを正常時より１０〜２
０％多い値に設定すると、図１０（Ｂ）の切削送りモー
ドに比べ、図１０（Ａ）の位置決めモードで許容外乱ト
ルク値ＴLaの値を小さくでき、モータが高速回転する位
置決めモードで衝突の検出遅れ時間Ｔd を短縮すること
ができる。
【００４４】図２は第２の発明による第２の実施例を示
すブロック構成図である。
すブロック構成図である。
【００４５】図２を参照するに、動作モード判定部１３
には位置指令発生部１の代わりに速度検出手段８の出力
であるモータ回転速度Ｖf が入力されている。動作モー
ド判定部１３は、具体的には例えば図１１に示されるよ
うにテーブル参照手段１３1とテーブル１３2 とを有
し、図１３のフローチャートに従って動作し、テーブル
１３2 は例えば図１２に示す特性を有するものとする。
には位置指令発生部１の代わりに速度検出手段８の出力
であるモータ回転速度Ｖf が入力されている。動作モー
ド判定部１３は、具体的には例えば図１１に示されるよ
うにテーブル参照手段１３1とテーブル１３2 とを有
し、図１３のフローチャートに従って動作し、テーブル
１３2 は例えば図１２に示す特性を有するものとする。
【００４６】続いて図２、図１１〜図１３を参照する
に、モータ５の回転速度Ｖf が入力されるテーブル参照
手段１３1 は、入力されたモータ回転速度Ｖf に応じて
図１２に示される如き特性を有するテーブル１３2 から
Ｖf に対応した許容外乱トルクＴLaを取り出して判定部
１０に出力、設定する。
に、モータ５の回転速度Ｖf が入力されるテーブル参照
手段１３1 は、入力されたモータ回転速度Ｖf に応じて
図１２に示される如き特性を有するテーブル１３2 から
Ｖf に対応した許容外乱トルクＴLaを取り出して判定部
１０に出力、設定する。
【００４７】この第２の発明による第２の実施例におい
ては、モータ回転速度Ｖf に応じて許容外乱トルクＴLa
を決定することが可能となるために、より細部にわたっ
て外乱の判定をすることができるようになる。
ては、モータ回転速度Ｖf に応じて許容外乱トルクＴLa
を決定することが可能となるために、より細部にわたっ
て外乱の判定をすることができるようになる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明してきたように、第１の発明に
係るサーボモータの位置制御装置によれば、機械の衝突
を検出した直後に、モータが停止する方向に機械が許す
最大の制動トルク電流を指令する逆転制動制御部を有す
ることにより、衝突の検出後のサーボモータの制動時
間、および制動距離を短縮することができる。
係るサーボモータの位置制御装置によれば、機械の衝突
を検出した直後に、モータが停止する方向に機械が許す
最大の制動トルク電流を指令する逆転制動制御部を有す
ることにより、衝突の検出後のサーボモータの制動時
間、および制動距離を短縮することができる。
【００４９】さらに、第２の発明によれば、運転中の機
械の動作モードに応じた許容外乱トルク値を判定部に設
定する動作モード判定部を備えることにより、モータが
高速回転する位置決めモードで、衝突検出の遅れ時間を
短縮することができるために、特に高速回転時で衝突が
発生した場合の機械部の損傷を最小限に軽減する効果が
得られる。
械の動作モードに応じた許容外乱トルク値を判定部に設
定する動作モード判定部を備えることにより、モータが
高速回転する位置決めモードで、衝突検出の遅れ時間を
短縮することができるために、特に高速回転時で衝突が
発生した場合の機械部の損傷を最小限に軽減する効果が
得られる。
【図１】第１及び第２の発明に係るサーボモータの位置
制御装置の一実施例を示すブロック構成図である。
制御装置の一実施例を示すブロック構成図である。
【図２】第２の発明に係るサーボモータの位置制御装置
の第２の実施例を示すブロック構成図である。
の第２の実施例を示すブロック構成図である。
【図３】判定部の具体的構成例を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】判定部の動作例を示すフロ−チャ−トである。
【図５】逆転制動制御部の具体的構成例を示すブロック
図である。
図である。
【図６】逆転制動制御部の動作例を示すフロ−チャ−ト
である。
である。
【図７】本発明に係るサーボモータの位置制御装置の動
作を示すタイムチャートである。
作を示すタイムチャートである。
【図８】第２の発明に係る第１の実施例における動作モ
−ド判定部の具体的構成例を示すブロック図である。
−ド判定部の具体的構成例を示すブロック図である。
【図９】第２の発明に係る第１の実施例における動作モ
−ド判定部の動作例を示すフロ−チャ−トである。
−ド判定部の動作例を示すフロ−チャ−トである。
【図１０】本発明に係るサーボモータの位置制御装置の
動作を示すタイムチャートである。
動作を示すタイムチャートである。
【図１１】第２の発明に係る第２の実施例における動作
モ−ド判定部の具体的構成例を示すブロック図である。
モ−ド判定部の具体的構成例を示すブロック図である。
【図１２】第２の発明に係る第２の実施例における動作
モ−ド判定部のテ−ブルの特性例を示す図である。
モ−ド判定部のテ−ブルの特性例を示す図である。
【図１３】第２の発明に係る第２の実施例における動作
モ−ド判定部の動作例を示すフロ−チャ−トである。
モ−ド判定部の動作例を示すフロ−チャ−トである。
【図１４】従来例を示すブロック図である。
【図１５】外乱トルクオブザ−バの具体例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１６】従来例の動作を示すタイムチャ−トである。
１…位置指令発生部 ２…位置制御部 ３…速度制御部 ４…電流制御部 ５…モータ ６…機械部 ７…回転位置検出器 ８…速度検出手段 ９…外乱トルクオブザーバ １０…判定部 １０1 …比較手段 １１…逆転制動制御部 １１1 …比較手段 １１2 …選択手段 １２…動作モード判定部 １２1 …比較手段 １２2 …選択手段 １３…動作モード判定部 １３1 …テ−ブル参照手段 １３2 …テ−ブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正子 敦司 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株 式会社内 (72)発明者 西川 裕一 千葉県我孫子市我孫子１番地日立精機株 式会社内 (72)発明者 浜野 康雄 千葉県我孫子市我孫子１番地日立精機株 式会社内 (56)参考文献 特開 平４−242406（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−23015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−30487（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3687（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−146602（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 モータと、該モータの回転位置または機
械の位置を検出する位置検出手段と、前記モータの回転
速度を検出する速度検出手段と、前記モータの回転位置
指令を発生する位置指令発生部と、前記モータの回転位
置を制御する位置制御部と、前記モータの回転速度を制
御する速度制御部と、前記モータのトルク電流を制御す
る電流制御部とを備えるサーボモータの位置制御装置に
おいて、 トルク電流指令とモータの回転速度に基づいて、外乱ト
ルクを推定する外乱トルクオブザーバと、 前記外乱トルクオブザーバにより推定された外乱トルク
が予め設定されている許容外乱トルク値を越えたときに
アラーム信号を出力する判定部と、 前記アラーム信号を入力したときに、前記モータが停止
する方向に予め設定された機械の最大許容トルク電流指
令を前記モータが停止するまで通常の電流指令に替えて
前記電流制御部に出力する逆転制動制御部とを備えるこ
とを特徴とするサーボモータの位置制御装置。 - 【請求項２】 前記判定部は予め設定された許容外乱ト
ルクと推定外乱トルクを比較する比較手段を有し、 前記逆転制動制御部は、予め設定された閾値レベルと前
記速度検出手段の出力から前記モータの回転方向を出力
する比較手段と、該比較手段の出力により通常の電流指
令かまたは前記最大許容トルク電流指令を出力する選択
手段とを有することを特徴とする前記請求項１に記載の
サーボモータの位置制御装置。 - 【請求項３】 運転中の機械の動作モードを前記位置指
令発生部より入力し、該動作モードに応じた前記許容外
乱トルク値を前記判定部に設定する動作モード判定部を
さらに備え、 該動作モード判定部は、 予め設定された閾値レベルと前記位置指令発生部から出
力される動作モード信号とを比較して制御信号を出力す
る比較手段と、 前記制御信号により位置決めモード許容外乱トルク値か
または切削送りモード 許容外乱トルク値を選択出力する
選択手段とを有することを 特徴とする前記請求項１に記
載のサーボモータの位置制御装置。 - 【請求項４】 前記許容外乱トルク値を、前記運転モー
ドに応じて、前記モータの正常動作時の外乱トルク値と
比べて１０〜２０％多い値に設定することを特徴とする
前記請求項３に記載のサーボモータの位置制御装置。 - 【請求項５】 前記速度検出手段から出力されるモータ
回転速度を入力し、該モータ回転速度に応じた許容外乱
トルク値を前記判定部に設定する動作モード判定部を備
えることを特徴とする前記請求項１に記載のサーボモー
タの位置制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5073161A JP2871993B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | サーボモータの位置制御装置 |
| GB9406145A GB2277171B (en) | 1993-03-31 | 1994-03-28 | Position control device for servomotor |
| DE4410966A DE4410966A1 (de) | 1993-03-31 | 1994-03-29 | Positionssteuervorrichtung für einen Antriebsmotor |
| US08/220,021 US5418440A (en) | 1993-03-31 | 1994-03-30 | Position control device for servomotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5073161A JP2871993B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | サーボモータの位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06284764A JPH06284764A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2871993B2 true JP2871993B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=13510172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5073161A Expired - Fee Related JP2871993B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | サーボモータの位置制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5418440A (ja) |
| JP (1) | JP2871993B2 (ja) |
| DE (1) | DE4410966A1 (ja) |
| GB (1) | GB2277171B (ja) |
Cited By (1)
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