JP4321428B2 - Servo system abnormality detection device - Google Patents
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Description
本発明は、位置決め制御を行うサーボシステムの異常検出に関する。 The present invention relates to abnormality detection of a servo system that performs positioning control.
位置決め制御を行うサーボモータ制御装置では、上位機器から与えられる位置指令パルスとサーボモータに取り付けられた位置検出器により出力されるフィードバックパルスとから、サーボモータの駆動信号を生成する構成が一般的である。このようなサーボシステムには、サーボモータにより駆動される制御対象が暴走し、装置末端に衝突して装置が破
損することを防止するため、暴走を検出する各種方策が実施されている。
A servo motor control device that performs positioning control generally generates a servo motor drive signal from a position command pulse given from a host device and a feedback pulse output from a position detector attached to the servo motor. is there. In such a servo system, various measures for detecting the runaway are implemented in order to prevent the controlled object driven by the servomotor from running out of control and colliding with the end of the apparatus and damaging the apparatus.
その中で、上位機器からの位置指令パルスから演算される理論的理想誤差に対して許容される誤差の上限下限値を設定し、位置指令パルスとサーボモータのフィードバックパルスから得られる誤差信号を比較して暴走を検出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
一般にサーボモータ制御装置は、位置指令パルスとフィードバックパルスの誤差信号を基にトルク指令を演算することでサーボモータを駆動する。この誤差信号とトルク指令の関係は、制御対象の剛性、動作パターン、要求される応答性により変化する。 Generally, a servo motor control device drives a servo motor by calculating a torque command based on an error signal between a position command pulse and a feedback pulse. The relationship between the error signal and the torque command varies depending on the rigidity of the control target, the operation pattern, and the required responsiveness.
位置指令パルスに基づく演算により得られる許容誤差の上限下限値と誤差信号を比較することで暴走を検出するシステムでは、サーボモータを駆動するために必要なトルク指令を演算する誤差信号が、通常動作でも許容範囲外となり誤検出する場合がある。 In a system that detects runaway by comparing the error signal with the upper and lower limits of the allowable error obtained by the calculation based on the position command pulse, the error signal that calculates the torque command required to drive the servo motor is the normal operation. However, it may fall outside the allowable range and be erroneously detected.
そのため、誤検出を考慮し、かつ暴走の発生を早期に検出することを可能とする許容誤差の範囲を設定する必要があり、許容誤差の最適な設定値は制御対象の剛性、動作パターン、要求される応答性により異なるため、設定するのが困難であった。 For this reason, it is necessary to set a tolerance range that allows erroneous detection and early detection of the occurrence of runaway. The optimum tolerance setting value is the rigidity, operation pattern, and requirements of the control target. It is difficult to set because it varies depending on the response.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、通常動作でも誤検出することなく、制御対象が暴走により移動範囲外に移動するのを未然に検出できるサーボシステムの異常検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an abnormality detection device for a servo system that can detect in advance that a controlled object moves out of a moving range due to runaway without erroneous detection even in normal operation. With the goal.
上記課題を解決するために本発明は、上位機器から入力される位置指令パルスとサーボモータに設けられた位置検出手段により出力されたフィードバックパルスから制御演算手段により制御量を決定し、モータ駆動手段により前記サーボモータの回転量を制御するサーボシステムにおいて、前記位置指令パルスの積算値を演算する位置指令パルス積算値演算手段と、前記位置指令パルスの積算値に許容範囲としての許容パルスを駆動方向に応じて正方向は加算あるいは負方向は減算して移動量を演算し、保持している正方向最大移動量および負方向最大移動量を超えたときに更新し最大移動範囲を保持する最大移動量演算手段と、前記フィードバックパルスの積算値を演算する積算値演算手段と、前記最大移動量演算手段が保持している最大移動範囲と前記フィードバックパルスの積算値とを比較する比較手段と、前記比較手段の結果により制御対象の暴走を検出する異常検出手段とを備え、前記異常検出手段は、前記比較手段の比較処理において前記フィードバックパルスの積算値が前記最大移動量演算手段の保持している最大移動範囲を超えたときに異常とみなし、異常検出時処理を実行することを特徴とするサーボシステムの異常検出装置である。 In order to solve the above problems, the present invention determines a control amount by a control calculation means from a position command pulse input from a host device and a feedback pulse output from a position detection means provided in a servo motor, and motor drive means In the servo system for controlling the rotation amount of the servo motor by the position command pulse integrated value calculation means for calculating the integrated value of the position command pulse, and the allowable pulse as the allowable range in the integrated value of the position command pulse in the driving direction Depending on the value, the positive direction is added or the negative direction is subtracted to calculate the movement amount, and the maximum movement amount that maintains the maximum movement range by updating when the maximum positive movement amount and negative maximum movement amount are maintained. maximum and amount calculating means, and the integrated value calculating means for calculating an integrated value of the feedback pulse, said maximum movement amount calculating means holds Comparing means for comparing the dynamic range and the integrated value of the feedback pulses, and a failure detecting means for detecting the runaway of the control object as a result of the comparing means, the abnormality detecting means, the comparison of the comparing means regarded as abnormal can the integrated value of the feedback pulses exceeds the maximum moving range that holds the maximum movement amount calculating means, in the abnormality detecting apparatus of a servo system characterized that you perform the abnormality detection time process is there.
本発明のサーボシステムの異常検出装置によれば、上位装置から入力される位置指令パルスの積算値に許容パルスを駆動方向に応じて正方向は加算あるいは負方向は減算して移動量を演算し、保持している正方向最大移動量および負方向最大移動量を超えたときに更新し最大移動範囲を保持しながら暴走検出を行うため、通常動作でも許容範囲外と誤検出することなく、制御対象が暴走により移動範囲外に移動するのを未然に検出することができる。 According to the abnormality detection device of the servo system of the present invention, the movement amount is calculated by adding the allowable pulse to the integrated value of the position command pulse input from the host device in the positive direction or subtracting the negative direction according to the driving direction. , Because the runaway detection is performed while maintaining the maximum movement range by updating when the maximum movement amount in the positive direction and the maximum movement amount in the negative direction are exceeded, it is possible to control without misdetecting that it is out of the allowable range even in normal operation. It is possible to detect in advance that the object moves out of the movement range due to runaway.
上位機器から入力される位置指令パルスとサーボモータに設けられた位置検出手段により出力されたフィードバックパルスから制御演算手段により制御量を決定し、モータ駆動手段により前記サーボモータの回転量を制御するサーボシステムにおいて、前記位置指令パルスの積算値を演算する位置指令パルス積算値演算手段と、前記位置指令パルスの積算値に許容範囲としての許容パルスを駆動方向に応じて正方向は加算あるいは負方向は減算して移動量を演算し、保持している正方向最大移動量および負方向最大移動量を超えたときに更新し最大移動範囲を保持する最大移動量演算手段と、前記フィードバックパルスの積算値を演算する積算値演算手段と、前記最大移動量演算手段が保持している最大移動範囲と前記フィードバックパルスの積算値とを比較する比較手段と、前記比較手段の結果により制御対象の暴走を検出する異常検出手段とを備え、前記異常検出手段は、前記比較手段の比較処理において前記フィードバックパルスの積算値が前記最大移動量演算手段の保持している最大移動範囲を超えたときに異常とみなし、異常検出時処理を実行することを特徴とするサーボシステムの異常検出装置である。 Servo that determines the control amount by the control calculation means from the position command pulse input from the host device and the feedback pulse output from the position detection means provided in the servo motor, and controls the rotation amount of the servo motor by the motor drive means In the system, position command pulse integrated value calculation means for calculating the integrated value of the position command pulse, and an allowable pulse as an allowable range is added to the integrated value of the position command pulse depending on the driving direction or in the negative direction The maximum movement amount calculation means for calculating the movement amount by subtraction , updating the maximum movement amount in the positive direction and the maximum movement amount in the negative direction and holding the maximum movement range, and the integrated value of the feedback pulse and integrated value calculating means for calculating a, the feedback pulse maximum movement range in which the maximum movement amount calculating means holds Comparison means for comparing the integrated value, and a failure detecting means for detecting the runaway of the control object as a result of the comparing means, the abnormality detecting means, the integrated value of the feedback pulse in the comparison processing in the comparison means wherein the maximum moving amount calculation means holding regarded as abnormal can to exceed the maximum movement range has a abnormality detecting device of a servo system characterized that you perform the abnormality detection time process.
図1において、サーボシステムにおけるサーボモータ制御装置1は、上位機器12から入力される位置指令パルスと、サーボモータ2に設けられた位置検出手段3から入力されるフィードバックパルスを制御演算手段10により演算し、制御量を元にモータ駆動手段11でサーボモータ2を駆動することで制御対象4の位置決め制御を行う点は従来と同じである。また、その他の従来と同様な構成については省略している。
In FIG. 1, a servo motor control device 1 in a servo system calculates a position command pulse input from a
ここで、サーボモータ制御装置1内に設けた異常検出装置について説明するが、上位機器からの位置指令パルスが制御対象の移動範囲内であることを前提としている。 Here, the abnormality detection device provided in the servo motor control device 1 will be described, but it is assumed that the position command pulse from the host device is within the movement range of the control target.
本発明の異常検出装置は、位置指令パルスの積算値を演算する位置指令パルス積算値演算手段5と、位置指令パルス積算値と許容パルスから最大移動量を演算する最大移動量演算手段6と、サーボモータ2に設けられた位置検出手段3から出力されるフィードバックパルスの積算値を演算するフィードバックパルス積算値演算手段7と、最大移動量とフィードバックパルス積算値を比較する比較手段8と、フィードバックパルス積算値が最大移動量を外れた場合に異常を検出する異常検出手段9とで構成される。
The abnormality detection device of the present invention comprises a position command pulse integrated value calculation means 5 for calculating an integrated value of position command pulses, a maximum movement amount calculation means 6 for calculating a maximum movement amount from the position command pulse integrated value and an allowable pulse, The feedback pulse integrated value calculating means 7 for calculating the integrated value of the feedback pulse output from the position detecting means 3 provided in the
ここで、異常検出装置の判定シーケンスについてフローチャートおよび図1を併用して説明する。図2は異常検出のメインシーケンスである。 Here, the determination sequence of the abnormality detection apparatus will be described with reference to the flowchart and FIG. FIG. 2 shows a main sequence of abnormality detection.
図2において、サーボモータ2の駆動が開始されるとシーケンスが開始され、まず、初期化処理13と許容パルスPのセットが実行される。許容パルスPはあらかじめ任意の値を設定する。初期化処理13は、設定値の変更時など以前に設定されていた最大移動量をクリアすることで新たな正方向最大移動量および負方向最大移動量を保持させるための処理である。
In FIG. 2, when the drive of the
次に、上位機器12から入力される位置指令パルスから位置指令パルス積算値演算手段5としての位置指令積算値演算15により位置指令積算値Scmdを得る。位置指令積算値から最大移動量演算手段6としての最大移動量更新処理16については後で詳細に説明するが、正方向最大移動量Mpおよび負方向最大移動量Mnを更新し最大移動量を保持する。
Next, the position command integrated value Scmd is obtained from the position command pulse input from the
次に、サーボモータ2に設けられた位置検出手段3から入力されるフィードバックパルスからフィードバックパルス積算値演算手段7としてのフィードバックパルス積算値演算17が実行され、フィードバックパルス積算値Sfbを得る。得られたフィードバックパルス積算値Sfbを比較手段8としての比較処理18で、正方向最大移動量Mpおよび負
方向最大移動量Mnと比較し、正方向最大移動量Mpより大、または負方向最大移動量Mnより小となる場合に「Yes」、それ以外では「No」とする。
Next, the feedback pulse integrated
比較処理18において「Yes」の場合は、異常とみなし異常検出手段9としての異常検出時処理19に移る。「No」の場合は、位置指令パルス積算値演算15に戻り以上の動作を繰り返す。なお、異常検出処理ではサーボモータ2に対する通電を遮断するが、ブザー、ランプ等の警告器を動作させてもよい。
In the case of “Yes” in the
ここで、最大移動量更新処理16の詳細シーケンスについて図を用いて説明する。図3において、位置指令積算値演算15で得られた位置指令積算値Scmdを比較処理20により0と比較し、0より大の場合は「Yes」、同値または小となる場合「No」とする。
Here, a detailed sequence of the maximum movement amount update processing 16 will be described with reference to the drawings. In FIG. 3, the position command integrated value Scmd obtained by the position command integrated
比較処理20の結果が「Yes」すなわちサーボモータ2が正方向に駆動している場合、正方向最大移動量Mpと、位置指令積算値Scmdに許容パルスPを加えた値(Scmd+P)とを比較処理23で比較し、Scmd+Pが正方向最大移動量Mpより大となる場合は「Yes」、同値または小となる場合は「No」とする。
When the result of the
比較処理23の結果が「Yes」の場合は正方向最大移動量MpをScmd+Pで更新し、「No」の場合は更新を行わない。
When the result of the
比較処理20の結果が「No」すなわちサーボモータが停止している若しくは負方向に駆動している場合も同様に、負方向最大移動量Mnと、位置指令積算値Scmdから許容パルスPを減じた値(Scmd−P)とを比較処理21で比較し、位置指令積算値Scmd−Pが正方向最大移動量Mpより小となる場合は「Yes」、同値または大となる場合は「No」とする。そして、比較処理21の結果が「Yes」の場合は負方向最大移動量Mnを位置指令積算値Scmd−Pで更新し、「No」の場合は更新を行わない。
Similarly, when the result of the
なお、図2、図3に示すシーケンスのフローを実現する例として、実施例1のようにマイコンに代表される汎用演算処理装置のプログラムにより実現するのが一般的であるが、ロジック回路により実現してもよい。 As an example of realizing the sequence flow shown in FIG. 2 and FIG. 3, it is generally realized by a program of a general-purpose arithmetic processing unit represented by a microcomputer as in the first embodiment, but realized by a logic circuit. May be.
このように、サーボモータ制御装置内に設けた異常検出装置により、正方向最大移動量Mpおよび負方向最大移動量Mnを更新し最大移動量を保持するため、通常動作で誤検出することなく、制御対象が暴走により移動範囲外に移動するのを未然に検出することができる。 As described above, the abnormality detection device provided in the servo motor control device updates the positive direction maximum movement amount Mp and the negative direction maximum movement amount Mn and maintains the maximum movement amount, so that it is not erroneously detected in normal operation. It is possible to detect in advance that the control object moves out of the movement range due to runaway.
本発明のサーボシステムの異常検出装置は、限られた範囲内でワークを位置決め制御する用途に有用である。 The abnormality detection device for a servo system according to the present invention is useful for the purpose of positioning control of a workpiece within a limited range.
1 サーボモータ制御装置
2 サーボモータ
3 位置検出手段
4 制御対象
5 位置指令パルス積算値演算手段
6 最大移動量演算手段
7 フィードバックパルス積算演算手段
8 比較手段
9 異常検出手段
10 制御演算手段
11 モータ駆動手段
12 上位機器
P 許容パルス
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