JP5092267B2 - モータ駆動装置およびその非常停止方法 - Google Patents
モータ駆動装置およびその非常停止方法 Download PDFInfo
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本発明は機械的に複数軸の多軸機械を制御するモータ駆動装置とその非常停止方法に関する。
従来の機械的に結合された２軸を有する多軸機械を制御するモータ駆動装置の非常停止方法としては、特許文献１がある。
また、コントローラと多軸サーボ制御装置間の接続に伝送手段を用いた例として特許文献２がある。
従来例の非常停止方法について図１０の構成図と、図１１のタイムチャートを用いて説明する。図１０は特許文献１の工作機械の同期駆動装置であるクランクピン研削装置の構成を示したものである。図１０において左側の機械ブロックは左側チャック駆動装置、右側の機械ブロックは右側チャック駆動装置である。３６Ｒ、３６Ｌは主軸モータ、３８Ｒ、３８Ｌは 歯車、４０Ｒ、４０Ｌはエンコーダ、４２Ｒ、４２Ｌは電磁ブレーキ、４８Ｒ、４８Ｌはサーボアンプ、５４はＣＮＣ装置、５６はＰＬＣ装置、５８Ｒ、５８Ｌはダイナミックブレーキ機構である。工作物を固定した両側２つの油圧チャック２２Ｒ、２２Ｌを２台の主軸モータ３６Ｒ、３６Ｌの同期駆動することで実現している。従って同期がずれると２つの油圧チャック間にねじれが発生し、工作物に応力がかかり、場合によっては破損することもある。
このため従来例では停電や故障などの非常時においても同期ずれを少なくなるように、工夫がされている。つまり、動作異常が発生すると、まず２つの主軸モータ３６Ｒ、３６Ｌをタイマで決められた一定時間ダイナミックブレーキ５８Ｒ、５８Ｌを動作させて減速し、その後、電磁ブレーキ４２Ｒ、４２Ｌを動作させて停止させる。図１１はその場合のタイムチャートである。
また、図１２の従来例は特許文献２の、コンピュータとモータのモーション制御を行う複数のサーボコントローラとの間でシリアル通信を行うサーボ制御の構成を示したものである。
図１２で１０１はパソコン、１０２はパソコンの拡張ボードで高速シリアル通信インタフェース、１０３から１０５はサーボコントローラである。コンピュータ１０１とサーボコントローラ１０３から１０４を第１伝送１０６と第２伝送１０７の２本の伝送手段で接続する構成としている。つまり、第１伝送１０６はコンピュータ１０１からサーボコントローラ１０３〜１０５へ、第２伝送１０７はサーボコントローラ１０３〜１０５からコンピュータへ情報を伝送する。
この従来例はサーボコントローラ１０３〜１０５で発生したアラーム情報を第２伝送１０７を通してアラーム情報や位置情報をコンピュータ１０１のメモリに書き込み、コンピュータ１０１はアラーム情報に応じた処理をして第１伝送１０６を介して各サーボコントローラ１０３〜１０５へ指令やアラームを発生したサーボコントローラの位置情報を伝送する。サーボコントローラ１０３〜１０５はコンピュータ１０１の指令に従って処理をする。
しかしながら、特許文献１の工作機械の同期駆動装置の非常停止方法では、構成するハードウェアの主軸モータ、負荷などのバラツキによりずれが生ずることは避けられず、これ以上２軸の同期精度を上げることが難しい。
特許文献２の場合も、アラーム発生時に第２伝送で位置情報をコンピュータへ返し、コンピュータで処理した後に、改めて第１伝送を介して指令やアラーム発生サーボコントローラの位置情報を、各サーボコントローラに伝送するので、時間遅れが発生し、非常停止をする場合には追従動作に遅れが発生する。
また、これら特許文献１、２の欠点を改善した例として、特許文献３に開示の「モータ駆動装置の非常停止方法」を挙げることができる。
また、コントローラと多軸サーボ制御装置間の接続に伝送手段を用いた例として特許文献２がある。
従来例の非常停止方法について図１０の構成図と、図１１のタイムチャートを用いて説明する。図１０は特許文献１の工作機械の同期駆動装置であるクランクピン研削装置の構成を示したものである。図１０において左側の機械ブロックは左側チャック駆動装置、右側の機械ブロックは右側チャック駆動装置である。３６Ｒ、３６Ｌは主軸モータ、３８Ｒ、３８Ｌは 歯車、４０Ｒ、４０Ｌはエンコーダ、４２Ｒ、４２Ｌは電磁ブレーキ、４８Ｒ、４８Ｌはサーボアンプ、５４はＣＮＣ装置、５６はＰＬＣ装置、５８Ｒ、５８Ｌはダイナミックブレーキ機構である。工作物を固定した両側２つの油圧チャック２２Ｒ、２２Ｌを２台の主軸モータ３６Ｒ、３６Ｌの同期駆動することで実現している。従って同期がずれると２つの油圧チャック間にねじれが発生し、工作物に応力がかかり、場合によっては破損することもある。
このため従来例では停電や故障などの非常時においても同期ずれを少なくなるように、工夫がされている。つまり、動作異常が発生すると、まず２つの主軸モータ３６Ｒ、３６Ｌをタイマで決められた一定時間ダイナミックブレーキ５８Ｒ、５８Ｌを動作させて減速し、その後、電磁ブレーキ４２Ｒ、４２Ｌを動作させて停止させる。図１１はその場合のタイムチャートである。
また、図１２の従来例は特許文献２の、コンピュータとモータのモーション制御を行う複数のサーボコントローラとの間でシリアル通信を行うサーボ制御の構成を示したものである。
図１２で１０１はパソコン、１０２はパソコンの拡張ボードで高速シリアル通信インタフェース、１０３から１０５はサーボコントローラである。コンピュータ１０１とサーボコントローラ１０３から１０４を第１伝送１０６と第２伝送１０７の２本の伝送手段で接続する構成としている。つまり、第１伝送１０６はコンピュータ１０１からサーボコントローラ１０３〜１０５へ、第２伝送１０７はサーボコントローラ１０３〜１０５からコンピュータへ情報を伝送する。
この従来例はサーボコントローラ１０３〜１０５で発生したアラーム情報を第２伝送１０７を通してアラーム情報や位置情報をコンピュータ１０１のメモリに書き込み、コンピュータ１０１はアラーム情報に応じた処理をして第１伝送１０６を介して各サーボコントローラ１０３〜１０５へ指令やアラームを発生したサーボコントローラの位置情報を伝送する。サーボコントローラ１０３〜１０５はコンピュータ１０１の指令に従って処理をする。
しかしながら、特許文献１の工作機械の同期駆動装置の非常停止方法では、構成するハードウェアの主軸モータ、負荷などのバラツキによりずれが生ずることは避けられず、これ以上２軸の同期精度を上げることが難しい。
特許文献２の場合も、アラーム発生時に第２伝送で位置情報をコンピュータへ返し、コンピュータで処理した後に、改めて第１伝送を介して指令やアラーム発生サーボコントローラの位置情報を、各サーボコントローラに伝送するので、時間遅れが発生し、非常停止をする場合には追従動作に遅れが発生する。
また、これら特許文献１、２の欠点を改善した例として、特許文献３に開示の「モータ駆動装置の非常停止方法」を挙げることができる。
特許文献３では、コントローラと各駆動装置間は第１伝送手段で、各駆動装置間を第２伝送手段により接続して、各駆動装置は位置、速度、トルク、アラーム等の状態情報をモニタして、モニタした情報を第１伝送手段を介してコントローラへ伝送し、更に、各駆動装置は第２伝送手段を通して他の伝送装置へも伝送するように構成している。異常が発生すると駆動装置は異常情報をコントローラと、他の駆動装置へ伝送して、異常発生駆動装置は異常がモータを正常に駆動できる異常の場合は、コントローラの指令により停止し、モータを正常に駆動できないような異常の場合は、モータを電気的に切り離しダイナミックブレーキにより停止させる。一方、異常を発生していない駆動装置は、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの指令により停止し、モータを正常に駆動できない異常の場合は、異常発生駆動装置の状態情報の位置情報に基づいてスレーブ動作により追従動作をする。このようにして、伝送の時間遅れを無くして軸間の同期精度を高めるように改善されている。
特開平１１−３００５６５号公報
特開平１０−３２６１０７号公報
特開２００５−１７６４９３号公報
しかしながら、特許文献３の従来例では、第２伝送手段によって駆動装置から他の駆動装置へ状態情報を伝送することで、特許文献１、２等の有する従来の同期精度の欠点は改善されたが、異常通知は異常を発生した駆動装置がコントローラと他の駆動装置へ伝送するように構成されているので、他の異常を発生していない駆動装置は系の異常発生を検知して迅速に安全処理を講ずることができないので遅れが発生する。通信異常のように、一度に数軸が異常となり、モータは正常に駆動できるがコントローラからの指令が無くなるような場合は、対応不可能となって、各軸間の情報伝送を行う第２伝送手段の長所が生かされていないと言う問題があった。
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、コントローラと駆動装置間を第１伝送手段、各駆動装置間は第２伝送手段で接続し、各軸間の位置偏差を相互監視して、ある偏差以上で異常とし、異常を検出した駆動装置は位置情報に基づき異常を発生した駆動装置の位置情報を基に所定の方法で追従させ、それで停止しない場合は一方を停止させる。
また、各軸間の位置偏差を監視して、ある偏差以上で異常として、異常を検出した駆動装置は位置情報に基づき異常を発生した駆動装置の位置情報を基に所定の方法で追従させるが、双方で異常を検出した場合は双方で追従して、異常を検出開始後、互いに追従し合い各軸間の位置偏差が大きくなるか、あるいは、ある時間経過しても停止しない場合は一方を停止させる。
また、各軸間の位置偏差を監視して、ある偏差以上で異常とし、追従または非常停止命令で追従し、異常を検出した駆動装置は異常を発生した駆動装置の位置又は速度情報を基に所定の方法で追従させ、ある軸間偏差以内で追従停止あるいは軸間偏差を縮小しながら追従停止させる。
以上によって、系のどの駆動装置も互いに異常発生を検知して迅速に対応することを可能として、負荷などのばらつきが生じても軸間の同期精度を高め、機械のストレスを減少できるモータ駆動装置およびその非常停止方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、コントローラと駆動装置間を第１伝送手段、各駆動装置間は第２伝送手段で接続し、各軸間の位置偏差を相互監視して、ある偏差以上で異常とし、異常を検出した駆動装置は位置情報に基づき異常を発生した駆動装置の位置情報を基に所定の方法で追従させ、それで停止しない場合は一方を停止させる。
また、各軸間の位置偏差を監視して、ある偏差以上で異常として、異常を検出した駆動装置は位置情報に基づき異常を発生した駆動装置の位置情報を基に所定の方法で追従させるが、双方で異常を検出した場合は双方で追従して、異常を検出開始後、互いに追従し合い各軸間の位置偏差が大きくなるか、あるいは、ある時間経過しても停止しない場合は一方を停止させる。
また、各軸間の位置偏差を監視して、ある偏差以上で異常とし、追従または非常停止命令で追従し、異常を検出した駆動装置は異常を発生した駆動装置の位置又は速度情報を基に所定の方法で追従させ、ある軸間偏差以内で追従停止あるいは軸間偏差を縮小しながら追従停止させる。
以上によって、系のどの駆動装置も互いに異常発生を検知して迅速に対応することを可能として、負荷などのばらつきが生じても軸間の同期精度を高め、機械のストレスを減少できるモータ駆動装置およびその非常停止方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置であって、前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合に非常停止を行うモータ駆動装置において、前記モータ駆動装置は、前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を軸間偏差として検出して互いに監視し、前記軸間偏差がある値以上で異常と判定し、前記異常の発生からモータの速度が上がった場合、前記異常の発生からモータの減速度がある減速度より小さい場合、前記異常の発生からある距離以上移動した場合および前記異常の発生からある時間以上経過した場合に、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置のうちの異常を発生した方の駆動装置を非常停止させ、異常を発生していない他方の駆動装置は異常を発生した方の駆動装置の位置情報に基づいて追従動作させることを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置であって、前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合に非常停止を行うモータ駆動装置において、前記モータ駆動装置は、
前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を軸間偏差として検出して互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常と判定し、その軸間偏差異常を検出した方の駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の駆動装置の位置を基に所定の方法で追従動作させ、追従後に前記軸間偏差が前記異常の発生時より大きくなるか、あるいはある時間経過した場合に、前記異常を発生した方の駆動装置をダイナミックブレーキまたは減速停止で非常停止させることを特徴としている。
前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を軸間偏差として検出して互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常と判定し、その軸間偏差異常を検出した方の駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の駆動装置の位置を基に所定の方法で追従動作させ、追従後に前記軸間偏差が前記異常の発生時より大きくなるか、あるいはある時間経過した場合に、前記異常を発生した方の駆動装置をダイナミックブレーキまたは減速停止で非常停止させることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置の前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合の非常停止方法において、
前記モータ駆動装置は、前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常とし、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の駆動装置の速度を基にある軸間偏差迄を異常発生で停止処理中の駆動装置の速度に追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある軸間偏差迄を前記停止処理中の駆動装置の速度に追従すると同時に軸間偏差を分割してサンプリング時間毎に払出して、前記軸間偏差を縮小しながら追従して停止することを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある速度迄を異常発生で前記停止処理中の駆動装置の速度に追従し、ある速度以下では位置制御で追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある軸間偏差迄を速度に追従し、ある軸間偏差以内では位置制御で追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としている。
前記モータ駆動装置は、前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常とし、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の駆動装置の速度を基にある軸間偏差迄を異常発生で停止処理中の駆動装置の速度に追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある軸間偏差迄を前記停止処理中の駆動装置の速度に追従すると同時に軸間偏差を分割してサンプリング時間毎に払出して、前記軸間偏差を縮小しながら追従して停止することを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある速度迄を異常発生で前記停止処理中の駆動装置の速度に追従し、ある速度以下では位置制御で追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある軸間偏差迄を速度に追従し、ある軸間偏差以内では位置制御で追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置であって、前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合に非常停止を行うモータ駆動装置において、前記モータ駆動装置は、前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を検出して互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常とし、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の異常を発生した方の駆動装置の速度を基にある軸間偏差までを異常発生で停止処理中の駆動装置の速度に追従して停止、あるいは軸間偏差を縮小しながら追従して停止またはある軸間偏差以内では位置制御で追従して停止することを特徴としている。
本発明の請求項１に記載の発明によると、軸間偏差を保ったまま停止することができ、若し干渉などで追従し続け速度が上がり、停止しない場合でも停止することができる、モータ駆動装置を提供できる。
また、請求項２に記載の発明によると、軸間偏差を保ったまま停止することができ、若し干渉などで時間偏差が大きくなったり、時間が経過した場合でも安全に停止できるモータ駆動装置を提供できる。
また、請求項３に記載の発明によると、各軸の駆動装置は各軸との偏差を互いに監視し合い、ある軸間偏差以上で異常とすることができるので、速度に追従して各軸の軸間偏差を保ったまま停止することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、各軸の軸間偏差を更に小さくしながら追従停止することができる。
また、請求項５および請求項６に記載の発明によると、非常停止の停止終了時には、位置制御で同じ位置にすることができる。
また、請求項７に記載の発明によると、ある軸間偏差以上で異常とすることができ、ある軸間偏差以内で追従停止あるいは軸間偏差を更に小さくしながら、追従停止できるモータ駆動装置を提供できる。
また、請求項４に記載の発明によると、各軸の軸間偏差を更に小さくしながら追従停止することができる。
また、請求項５および請求項６に記載の発明によると、非常停止の停止終了時には、位置制御で同じ位置にすることができる。
また、請求項７に記載の発明によると、ある軸間偏差以上で異常とすることができ、ある軸間偏差以内で追従停止あるいは軸間偏差を更に小さくしながら、追従停止できるモータ駆動装置を提供できる。
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成ブロック図である。
図１において、１はコントローラ、２〜５はそれぞれ、第１駆動装置、第２駆動装置、第３駆動装置〜第ｎ駆動装置、６〜９はそれぞれ、第１モータ、第２モータ、第３モータ〜第ｎモータ、１０〜１３はそれぞれ、第１位置検出器、第２位置検出器、第３位置検出器〜第ｎ位置検出器、１４〜１７は機械可動部のスライダでそれぞれ、第１スライダ、第２スライダ、第３スライダ〜第ｎスライダである。ここで第１スライダと第２スライダは締結部１８で機械的に結合されている。第１モータと第２モータの２台のモータを同期制御をして１軸を駆動する、いわゆるツインドライブである。
また、１９はコントローラと各駆動装置を接続する第１伝送手段、２０は各駆動装置を接続する第２伝送手段である。
図１において、１はコントローラ、２〜５はそれぞれ、第１駆動装置、第２駆動装置、第３駆動装置〜第ｎ駆動装置、６〜９はそれぞれ、第１モータ、第２モータ、第３モータ〜第ｎモータ、１０〜１３はそれぞれ、第１位置検出器、第２位置検出器、第３位置検出器〜第ｎ位置検出器、１４〜１７は機械可動部のスライダでそれぞれ、第１スライダ、第２スライダ、第３スライダ〜第ｎスライダである。ここで第１スライダと第２スライダは締結部１８で機械的に結合されている。第１モータと第２モータの２台のモータを同期制御をして１軸を駆動する、いわゆるツインドライブである。
また、１９はコントローラと各駆動装置を接続する第１伝送手段、２０は各駆動装置を接続する第２伝送手段である。
つぎに動作について説明する。
コントローラ１はプログラムされたとおりサンプリング周期ごとに各軸の位置指令データを演算し、第１伝送手段１９を介して各駆動装置２〜５に位置指令データを伝送する。各駆動装置２〜５は第１伝送手段１９を通して各駆動装置内のメモリ等に書かれた位置指令データを読み込み、あらかじめ物理的に決められた同じ時刻に各軸一斉に位置指令データを有効にしモータを駆動する。
コントローラ１はプログラムされたとおりサンプリング周期ごとに各軸の位置指令データを演算し、第１伝送手段１９を介して各駆動装置２〜５に位置指令データを伝送する。各駆動装置２〜５は第１伝送手段１９を通して各駆動装置内のメモリ等に書かれた位置指令データを読み込み、あらかじめ物理的に決められた同じ時刻に各軸一斉に位置指令データを有効にしモータを駆動する。
図３は実施例１に係るモータ駆動装置の機械的に結合された２軸の制御ブロック図である。図３において、２１は第１位置制御部、２２は第１速度制御部、２３は第２トルク制御部、２４は第１速度変換部、２５は第２位置制御部、２６は第２速度制御部、２７は第２トルク制御部、２８は第２速度変換部である。各駆動装置は位置指令１９を読み取ると位置指令１９を位置検出器１０、１１で検出した実際位置とともに位置制御部へ入力する。位置制御部２１、２５は位置指令から実際位置を引き算して位置偏差をもとめＰＩ又はＰＩＤ演算等の位置制御処理を行って速度制御部へ速度指令を出力する。速度制御部２２、２６は速度指令と実際速度の差をとって速度偏差をもとめ、速度偏差をＰＩ又はＰＩＤ演算等の制御処理を行ってトルク指令をトルク制御部２３、２７へ出力する。トルク制御部２３、２７はトルク指令を電流指令に変換し、電流指令と実際電流との差をとって電流偏差をもとめ、電流偏差をＰＩＤ処理などの制御処理を行い電圧指令とし、電圧指令を図示しない電力変換部を介して電力増幅してモータを駆動する。さらに、各駆動装置は位置、速度、トルク、アラームなどの状態情報をリアルタイムでモニタし、モニタした情報は第１伝送手段１９を通してコントローラへ伝送する。と共に、さらに、各駆動装置は第２伝送手段２０を通して,各々のエンコーダとの間で伝送する。そして、エンコーダから駆動装置への伝送で別の駆動装置がエンコーダの位置を読み取る。
このようにして自軸の位置と他の軸との位置より、その軸間偏差を得る。
また第２伝送手段２０の第２サンプリングとは第１伝送手段１９の第２サンプリングは時間的に同期して動作させることにより、精度を上げることができる。
このようにして自軸の位置と他の軸との位置より、その軸間偏差を得る。
また第２伝送手段２０の第２サンプリングとは第１伝送手段１９の第２サンプリングは時間的に同期して動作させることにより、精度を上げることができる。
駆動装置に異常が発生すると異常情報はコントローラに伝送され、各駆動装置はコントローラの指令により所定の動作で停止する。
異常情報には、異常の内容を識別した異常信号コードを含んでおり、コントローラは、異常信号コードを読むことで異常内容を判別できる。
駆動装置の異常には、モータ駆動を維持できる異常とモータ駆動を維持できない異常がある。過電流異常や過電圧異常などは、駆動装置内の部品が故障した場合やこのままモータ駆動を維持すると部品故障にいたるような異常であり、あらかじめ決められた異常検出レベルを超えると電力変換装置のパワー素子の駆動を即遮断し、異常発生信号を出力する。
それに対し、過負荷警報やバッテリ電圧低下警報などの異常はモータ駆動を維持してもすぐ故障には至らないので、異常発生信号を出力するだけでパワー素子の駆動を遮断することはなくモータを正常に駆動できる。
異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、最も精度よく停止できるように、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸を停止する。
また、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、ユーザパラメータで設定された方法で停止する。例えばモータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキを使用することで惰走距離を最小にできる。
異常情報には、異常の内容を識別した異常信号コードを含んでおり、コントローラは、異常信号コードを読むことで異常内容を判別できる。
駆動装置の異常には、モータ駆動を維持できる異常とモータ駆動を維持できない異常がある。過電流異常や過電圧異常などは、駆動装置内の部品が故障した場合やこのままモータ駆動を維持すると部品故障にいたるような異常であり、あらかじめ決められた異常検出レベルを超えると電力変換装置のパワー素子の駆動を即遮断し、異常発生信号を出力する。
それに対し、過負荷警報やバッテリ電圧低下警報などの異常はモータ駆動を維持してもすぐ故障には至らないので、異常発生信号を出力するだけでパワー素子の駆動を遮断することはなくモータを正常に駆動できる。
異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、最も精度よく停止できるように、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸を停止する。
また、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、ユーザパラメータで設定された方法で停止する。例えばモータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキを使用することで惰走距離を最小にできる。
また、更に通信異常のような場合は、指令は正常でなくなるが、モータは正常に駆動できる。この場合はコントローラからの指令なく最も精度良く停止できる状態にはある。異常を検出した駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。
また、更に通信異常のように一度に数軸が異常となりモータは正常に駆動はできるが、指令が正常でない場合は、コントローラからの指令はないのである軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。但し、異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。
図３は正常な状態のブロック図であるが、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合にも適用でき、コントローラの位置指令どおりに停止する。この時のタイムチャートを図５に示す。
また、更に通信異常のように一度に数軸が異常となりモータは正常に駆動はできるが、指令が正常でない場合は、コントローラからの指令はないのである軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。但し、異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。
図３は正常な状態のブロック図であるが、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合にも適用でき、コントローラの位置指令どおりに停止する。この時のタイムチャートを図５に示す。
このように、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の状態情報の位置情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をするので異常発生の伝送手段がなくても、軸間偏差を保ったまま停止することができるのである。
次に、実施例２について図を参照して説明する。
図４は実施例２に係るモータ駆動装置の制御ブロック図である。
図４は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合のブロック図で、異常を発生していない駆動装置が異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をする場合の図である。
図４において、SW１は第１駆動装置の位置指令として、コントローラか第２駆動装置の実際位置かを切替え、SW２は第２駆動装置の位置指令をコントローラか第１駆動装置の実際速度かを切替え、SW３は第１駆動装置の速度指令に第２駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替え、SW４は第２駆動装置の速度指令に第１駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替える。通常の場合、異常発生駆動装置はコントローラの位置指令データどおりには動作できなくなる確率が高く、電源ラインから主回路を開放し、ダイナミックブレーキをかけて停止する。このとき、異常を発生していない駆動装置を急速に減速停止をするとダイナミックブレーキのほうが減速停止よりも制動トルクが弱いので軸間に同期誤差を発生する。同期誤差の発生を抑えるために、異常を発生していない駆動装置を異常発生駆動装置の位置情報に追従して動作させ、同期誤差を少なくする。
図４において正常な状態ではSW１とSW２はコントローラの位置指令を選択するので第１駆動装置と第２駆動装置はコントローラからの指令に従って同期動作を行う。
ここで、例えば第１駆動装置に異常が発生すると第１駆動装置はコントローラの指令には関係なく第１モータにダイナミックブレーキをかけて停止させる。同時にSW２はコントローラの位置指令を切り離し、第１駆動装置の実際の位置を接続して、位置指令とする。この結果として、第２モータは第１モータの動作に追従して動作することになる。
図６は第２駆動装置が第１駆動装置の追従動作をしているときのタイムチャートを示している。逆に第２駆動装置に異常が発生した場合も同様に第１駆動装置は第２駆動装置の動作に追従して動作する。上述の停止動作指令は上位のコントローラ１を介すことなく第１駆動装置と第２駆動装置との間で異常を検出して行われる。このため、上位コントローラが介在する場合に比べ高速に同期した減速停止動作ができる。
図４は実施例２に係るモータ駆動装置の制御ブロック図である。
図４は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合のブロック図で、異常を発生していない駆動装置が異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をする場合の図である。
図４において、SW１は第１駆動装置の位置指令として、コントローラか第２駆動装置の実際位置かを切替え、SW２は第２駆動装置の位置指令をコントローラか第１駆動装置の実際速度かを切替え、SW３は第１駆動装置の速度指令に第２駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替え、SW４は第２駆動装置の速度指令に第１駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替える。通常の場合、異常発生駆動装置はコントローラの位置指令データどおりには動作できなくなる確率が高く、電源ラインから主回路を開放し、ダイナミックブレーキをかけて停止する。このとき、異常を発生していない駆動装置を急速に減速停止をするとダイナミックブレーキのほうが減速停止よりも制動トルクが弱いので軸間に同期誤差を発生する。同期誤差の発生を抑えるために、異常を発生していない駆動装置を異常発生駆動装置の位置情報に追従して動作させ、同期誤差を少なくする。
図４において正常な状態ではSW１とSW２はコントローラの位置指令を選択するので第１駆動装置と第２駆動装置はコントローラからの指令に従って同期動作を行う。
ここで、例えば第１駆動装置に異常が発生すると第１駆動装置はコントローラの指令には関係なく第１モータにダイナミックブレーキをかけて停止させる。同時にSW２はコントローラの位置指令を切り離し、第１駆動装置の実際の位置を接続して、位置指令とする。この結果として、第２モータは第１モータの動作に追従して動作することになる。
図６は第２駆動装置が第１駆動装置の追従動作をしているときのタイムチャートを示している。逆に第２駆動装置に異常が発生した場合も同様に第１駆動装置は第２駆動装置の動作に追従して動作する。上述の停止動作指令は上位のコントローラ１を介すことなく第１駆動装置と第２駆動装置との間で異常を検出して行われる。このため、上位コントローラが介在する場合に比べ高速に同期した減速停止動作ができる。
このときのフロ−チャートを図７に示す。図７を参照すると、
このフローの中のステップ1で算出した軸間偏差がある偏差レベル以上でステップ２へ進む。
ステップ２では指令を異常発生駆動装置の位置にして追従動作をする。
次に、ステップ３で速度が前回速度より大きい場合、追従動作はしているが停止方向ではないのでステップ４に進む。
ステップ４では停止軸の場合、ステップ５でダイナミックブレーキにて停止する。
ステップ５の停止方法はこれに限ったことではなく、速度を０にする停止やフリーラン停止等でも良い。
そして、ステップ４で停止軸でない場合は、ステップ５ではそのまま追従動作をする。
このフローの中のステップ1で算出した軸間偏差がある偏差レベル以上でステップ２へ進む。
ステップ２では指令を異常発生駆動装置の位置にして追従動作をする。
次に、ステップ３で速度が前回速度より大きい場合、追従動作はしているが停止方向ではないのでステップ４に進む。
ステップ４では停止軸の場合、ステップ５でダイナミックブレーキにて停止する。
ステップ５の停止方法はこれに限ったことではなく、速度を０にする停止やフリーラン停止等でも良い。
そして、ステップ４で停止軸でない場合は、ステップ５ではそのまま追従動作をする。
このように、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の状態情報の位置情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をするので異常発生の伝送手段がない或いは遅くても、軸間偏差を保ったまま停止することができ、停止しない場合一方を停止させることができる。
次に、実施例３について図を参照して説明する。
図２は実施例３の構成を示したものである。図２において、コントローラ１からの指令は第１伝送手段を通して第１駆動装置、第３駆動装置に伝送され、第２駆動装置は第１駆動装置のエンコーダの位置を第２伝送手段を通して伝送される。
駆動装置に異常が発生すると異常情報は第１伝送手段を通してコントローラに伝送され、各駆動装置は所定の動作で停止する。この時、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸停止する。
異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、モータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキにより停止する。
異常を発生していない駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をする。
ここで異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。つまり、第1駆動装置に異常が発生した場合は、第２駆動装置は第１モータの動作に追従して動作し、第２駆動装置に異常動作が発生した場合は第１駆動装置は第２モータの動作に追従して動作する。
図６は正常駆動装置が異常発生駆動装置に追従して動作するときのタイムチャートである。そして更に通信異常のように一度に数軸が異常となりモータは正常に駆動はできるが、指令が正常でない場合は、コントローラからの指令はないのである軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。そして２軸とも追従して停止しない場合、停止軸は追従では停止しないのでダイナミックブレーキ等で停止する。
本実施例では２軸のスライダが機械的に結合されている例を述べたが、3軸以上の場合でも同様である。
図２は実施例３の構成を示したものである。図２において、コントローラ１からの指令は第１伝送手段を通して第１駆動装置、第３駆動装置に伝送され、第２駆動装置は第１駆動装置のエンコーダの位置を第２伝送手段を通して伝送される。
駆動装置に異常が発生すると異常情報は第１伝送手段を通してコントローラに伝送され、各駆動装置は所定の動作で停止する。この時、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸停止する。
異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、モータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキにより停止する。
異常を発生していない駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をする。
ここで異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。つまり、第1駆動装置に異常が発生した場合は、第２駆動装置は第１モータの動作に追従して動作し、第２駆動装置に異常動作が発生した場合は第１駆動装置は第２モータの動作に追従して動作する。
図６は正常駆動装置が異常発生駆動装置に追従して動作するときのタイムチャートである。そして更に通信異常のように一度に数軸が異常となりモータは正常に駆動はできるが、指令が正常でない場合は、コントローラからの指令はないのである軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。そして２軸とも追従して停止しない場合、停止軸は追従では停止しないのでダイナミックブレーキ等で停止する。
本実施例では２軸のスライダが機械的に結合されている例を述べたが、3軸以上の場合でも同様である。
次に、実施例４について図を参照して説明する。
実施例２では図４、図６、図７を参照して、軸間偏差異常の検出された異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合、異常を発生していない駆動装置はその位置情報に基づいて追従動作を行い、上位コントローラを介することなく第１駆動装置と、第２駆動装置との間で互いに異常を検出し合って追従動作を行い、追従後に速度が上がる場合に停止処理を行う等の例を示したが、実施例４では、更に、図４、図６と図８の非常停止フローを参照して、駆動装置は異常発生駆動装置が軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の動作に図４に示す軸間で実位置を他軸の位置指令に、また、実速度を他軸の速度指令に加える等により実施例２で説明したと同様の処理で追従して、追従後に軸間偏差が増加したり、一定時間経過した後等に、減速停止により停止処理を行うようにした例を、通信異常時にも適用して示すものである。
図８を参照すると、通信異常で双方異常の場合は、ある軸間偏差で双方追従する。このフローの中のステップ１１で算出した軸間偏差がある偏差レベル以上でステップ１２へ進む。
ステップ１２では指令を異常発生駆動装置の位置にして追従動作をする。
次に、ステップ１３である時間経過した場合、追従動作はしているが停止方向ではないのでステップ１４に進む。
ステップ１４では停止軸の場合、ステップ１５で減速停止する。
ステップ１５の停止方法はこれに限ったことではなく、ダイナミックブレーキによる停止やフリーラン停止等でも良い。
そして、ステップ１４で停止軸でない場合は、ステップ１５でそのまま追従動作をする。
また、ステップ１３ではある時間経過した場合としたが、時間の代わりに軸間偏差が大きくなる場合でも良い。
実施例２では図４、図６、図７を参照して、軸間偏差異常の検出された異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合、異常を発生していない駆動装置はその位置情報に基づいて追従動作を行い、上位コントローラを介することなく第１駆動装置と、第２駆動装置との間で互いに異常を検出し合って追従動作を行い、追従後に速度が上がる場合に停止処理を行う等の例を示したが、実施例４では、更に、図４、図６と図８の非常停止フローを参照して、駆動装置は異常発生駆動装置が軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の動作に図４に示す軸間で実位置を他軸の位置指令に、また、実速度を他軸の速度指令に加える等により実施例２で説明したと同様の処理で追従して、追従後に軸間偏差が増加したり、一定時間経過した後等に、減速停止により停止処理を行うようにした例を、通信異常時にも適用して示すものである。
図８を参照すると、通信異常で双方異常の場合は、ある軸間偏差で双方追従する。このフローの中のステップ１１で算出した軸間偏差がある偏差レベル以上でステップ１２へ進む。
ステップ１２では指令を異常発生駆動装置の位置にして追従動作をする。
次に、ステップ１３である時間経過した場合、追従動作はしているが停止方向ではないのでステップ１４に進む。
ステップ１４では停止軸の場合、ステップ１５で減速停止する。
ステップ１５の停止方法はこれに限ったことではなく、ダイナミックブレーキによる停止やフリーラン停止等でも良い。
そして、ステップ１４で停止軸でない場合は、ステップ１５でそのまま追従動作をする。
また、ステップ１３ではある時間経過した場合としたが、時間の代わりに軸間偏差が大きくなる場合でも良い。
このように、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の状態情報の位置情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をするので異常発生の伝送手段がない或いは遅くても、軸間偏差を保ったまま停止することができ、停止しない場合一方を停止させることができる。
次に、実施例５について図を参照して説明する。
図２は実施例３との共通図として実施例５に係る構成ブロックを示したものである。
実施例３と実施例５の相違は実施例５では、軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の異常発生駆動装置に追従する際の、通信異常の場合等の停止処理を減速停止によリ行う、第１、第２軸間相互追従の例である。
図２において、コントローラ１からの指令は第１伝送手段を通して第１駆動装置、第３駆動装置に伝送され、第２駆動装置は第１駆動装置のエンコーダの位置を第２伝送手段を通して伝送される。
駆動装置に異常が発生すると異常情報は第１伝送手段を通してコントローラに伝送され、各駆動装置は所定の動作で停止する。この時、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸停止する。異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、モータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキにより停止する。
異常を発生していない駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をする。ここで異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。つまり、第１、第２駆動装置に通信異常等で同時に異常が発生した場合は、第１駆動装置は第２モータの動作に追従して動作し、第２駆動装置は第１モータの動作に追従して動作する。コントローラからの指令はないので、ある軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。そして２軸とも追従して停止しない場合、停止軸は追従では停止しないので減速停止等する。
図６は追従して動作するときのタイムチャートである。
本実施例では２軸のスライダが機械的に結合されている例を述べたが、3軸以上の場合でも同様である。
図２は実施例３との共通図として実施例５に係る構成ブロックを示したものである。
実施例３と実施例５の相違は実施例５では、軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の異常発生駆動装置に追従する際の、通信異常の場合等の停止処理を減速停止によリ行う、第１、第２軸間相互追従の例である。
図２において、コントローラ１からの指令は第１伝送手段を通して第１駆動装置、第３駆動装置に伝送され、第２駆動装置は第１駆動装置のエンコーダの位置を第２伝送手段を通して伝送される。
駆動装置に異常が発生すると異常情報は第１伝送手段を通してコントローラに伝送され、各駆動装置は所定の動作で停止する。この時、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸停止する。異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、モータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキにより停止する。
異常を発生していない駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をする。ここで異常発生駆動装置の位置情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。つまり、第１、第２駆動装置に通信異常等で同時に異常が発生した場合は、第１駆動装置は第２モータの動作に追従して動作し、第２駆動装置は第１モータの動作に追従して動作する。コントローラからの指令はないので、ある軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。そして２軸とも追従して停止しない場合、停止軸は追従では停止しないので減速停止等する。
図６は追従して動作するときのタイムチャートである。
本実施例では２軸のスライダが機械的に結合されている例を述べたが、3軸以上の場合でも同様である。
次に、実施例６について図を参照して説明する。
実施例６は、図１、図３、図５を参照した実施例１と同一処理を行うが、実施例６では駆動装置が軸間偏差異常以外の異常により停止処理中の異常発生駆動装置に追従する際の、追従処理が位置ではなく速度で追従する点が実施例１とは異なる。
実施例６は、図１、図３、図５を参照した実施例１と同一処理を行うが、実施例６では駆動装置が軸間偏差異常以外の異常により停止処理中の異常発生駆動装置に追従する際の、追従処理が位置ではなく速度で追従する点が実施例１とは異なる。
駆動装置に異常が発生すると異常情報はコントローラに伝送され、各駆動装置はコントローラの指令により所定の動作で停止する。異常情報には、異常の内容を識別した異常信号コードを含んでおり、コントローラは、異常信号コードを読むことで異常内容を判別できる。駆動装置の異常には、モータ駆動を維持できる異常とモータ駆動を維持できない異常がある。過電流異常や過電圧異常などは、駆動装置内の部品が故障した場合やこのままモータ駆動を維持すると部品故障にいたるような異常であり、あらかじめ決められた異常検出レベルを超えると電力変換装置のパワー素子の駆動を即遮断し、異常発生信号を出力する。それに対し、過負荷警報やバッテリ電圧低下警報などの異常はモータ駆動を維持してもすぐ故障には至らないので、異常発生信号を出力するだけでパワー素子の駆動を遮断することはなくモータを正常に駆動できる。異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、最も精度よく停止できるように、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸を停止する。
異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、ユーザパラメータで設定された方法で停止する。例えばモータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキを使用することで惰走距離を最小にできる。また更に通信異常のような場合、指令は正常でなくモータは正常に駆動できる。この場合はコントローラからの指令はなく最も精度良く停止できる。異常を検出した駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。
また、更に通信異常のように一度に数軸が異常となりモータは正常に駆動はできるが、指令が正常でない場合である。コントローラからの指令はないのである軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。この場合に前実施例とは異なり、ある速度以上では、位置でなく速度で追従し、停止あるいは軸間偏差を縮小しながら追従停止を行う。この処理が実施例１とは異なる。
但し、異常発生駆動装置の情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。
図３は正常な状態のブロック図であるが、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合にも適用でき、コントローラの位置指令どおりに停止する。この時のタイムチャートを図５に示す。
異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、ユーザパラメータで設定された方法で停止する。例えばモータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキを使用することで惰走距離を最小にできる。また更に通信異常のような場合、指令は正常でなくモータは正常に駆動できる。この場合はコントローラからの指令はなく最も精度良く停止できる。異常を検出した駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の位置情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。
また、更に通信異常のように一度に数軸が異常となりモータは正常に駆動はできるが、指令が正常でない場合である。コントローラからの指令はないのである軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。この場合に前実施例とは異なり、ある速度以上では、位置でなく速度で追従し、停止あるいは軸間偏差を縮小しながら追従停止を行う。この処理が実施例１とは異なる。
但し、異常発生駆動装置の情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。
図３は正常な状態のブロック図であるが、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合にも適用でき、コントローラの位置指令どおりに停止する。この時のタイムチャートを図５に示す。
このように、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の状態情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をするので異常発生の伝送手段がなくても、軸間偏差を保ったまま追従停止することができるのである。
次に、実施例７について図を用いて説明する。
図４は実施例２、実施例４との共通図であり、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合や、通信異常等で追従する場合も含めた制御ブロック図を示す。
異常を発生していない駆動装置が異常発生駆動装置の位置情報又は速度情報に基づいて追従動作をする、或いは通信異常の場合に、ある軸間偏差以上で追従動作する例である。
なお、実施例７は、軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の異常発生駆動装置に追従するという実施例６と同様な動作環境の例である。
図４において、SW１は第１駆動装置の位置指令をコントローラか第２駆動装置の実際位置かを切替え、SW２は第２駆動装置の位置指令をコントローラか第１駆動装置の実際速度かを切替え、SW3は第１駆動装置の速度指令に第２駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替え、SW４は第２駆動装置の速度指令に第１駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替える。通常の場合、異常発生駆動装置はコントローラの位置指令データどおりには動作できなくなる確率が高く、電源ラインから主回路を開放し、ダイナミックブレーキをかけて停止する。
このとき、異常を発生していない駆動装置を急速に減速停止をするとダイナミックブレーキのほうが減速停止よりも制動トルクが弱いので軸間に同期誤差を発生する。同期誤差を発生を抑えるために、異常を発生していない駆動装置を異常発生駆動装置の速度情報に追従して動作させ、同期誤差を少なくする。
図４において正常な状態ではSW１とSW２はコントローラの位置指令を選択するので第１駆動装置と第２駆動装置はコントローラからの指令に従って同期動作を行う。
ここで、例えば第１駆動装置に異常が発生すると第１駆動装置はコントローラの指令には関係なく第１モータにダイナミックブレーキをかけて停止させる。同時にSW２はコントローラの位置指令を切り離し、第１駆動装置の実際の位置を接続して、位置指令とする。そしてSW4で速度指令を入力し位置制御を切り離して、速度追従する。結果として、第２モータは第１モータの動作に追従して動作することになる。
図６は第２駆動装置が第１駆動装置の追従動作をしているときのタイムチャートを示している。逆に第２駆動装置に異常が発生した場合も同様に第１駆動装置は第２駆動装置の動作に追従して動作する。上述の停止動作指令は上位のコントローラ１を介すことなく第１駆動装置と第２駆動装置との間で異常を検出して行われる。このため、上位コントローラが介在する場合に比べ高速に同期した減速停止動作ができる。
図４は実施例２、実施例４との共通図であり、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合や、通信異常等で追従する場合も含めた制御ブロック図を示す。
異常を発生していない駆動装置が異常発生駆動装置の位置情報又は速度情報に基づいて追従動作をする、或いは通信異常の場合に、ある軸間偏差以上で追従動作する例である。
なお、実施例７は、軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の異常発生駆動装置に追従するという実施例６と同様な動作環境の例である。
図４において、SW１は第１駆動装置の位置指令をコントローラか第２駆動装置の実際位置かを切替え、SW２は第２駆動装置の位置指令をコントローラか第１駆動装置の実際速度かを切替え、SW3は第１駆動装置の速度指令に第２駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替え、SW４は第２駆動装置の速度指令に第１駆動装置の実際速度を加えるかどうかを切替える。通常の場合、異常発生駆動装置はコントローラの位置指令データどおりには動作できなくなる確率が高く、電源ラインから主回路を開放し、ダイナミックブレーキをかけて停止する。
このとき、異常を発生していない駆動装置を急速に減速停止をするとダイナミックブレーキのほうが減速停止よりも制動トルクが弱いので軸間に同期誤差を発生する。同期誤差を発生を抑えるために、異常を発生していない駆動装置を異常発生駆動装置の速度情報に追従して動作させ、同期誤差を少なくする。
図４において正常な状態ではSW１とSW２はコントローラの位置指令を選択するので第１駆動装置と第２駆動装置はコントローラからの指令に従って同期動作を行う。
ここで、例えば第１駆動装置に異常が発生すると第１駆動装置はコントローラの指令には関係なく第１モータにダイナミックブレーキをかけて停止させる。同時にSW２はコントローラの位置指令を切り離し、第１駆動装置の実際の位置を接続して、位置指令とする。そしてSW4で速度指令を入力し位置制御を切り離して、速度追従する。結果として、第２モータは第１モータの動作に追従して動作することになる。
図６は第２駆動装置が第１駆動装置の追従動作をしているときのタイムチャートを示している。逆に第２駆動装置に異常が発生した場合も同様に第１駆動装置は第２駆動装置の動作に追従して動作する。上述の停止動作指令は上位のコントローラ１を介すことなく第１駆動装置と第２駆動装置との間で異常を検出して行われる。このため、上位コントローラが介在する場合に比べ高速に同期した減速停止動作ができる。
この時のフロ−チャートを図９に示す。
図９のフローを参照すると、このフローの中のステップ２１で算出した軸間偏差がある偏差レベル以上でステップ２２へ進む。
ステップ２２では指令を異常発生駆動装置の位置にして追従動作をする。
次に、ステップ２３で速度がある速度以上の場合、ステップ２４に進む。
ステップ２４では速度指令を異常発生駆動装置の速度にして速度制御で追従動作をする。
また、ステップ２３で速度がある速度以上でない場合、ステップ２５で指令を異常発生駆動装置の位置にして、位置制御で追従動作をする。
図９のフローを参照すると、このフローの中のステップ２１で算出した軸間偏差がある偏差レベル以上でステップ２２へ進む。
ステップ２２では指令を異常発生駆動装置の位置にして追従動作をする。
次に、ステップ２３で速度がある速度以上の場合、ステップ２４に進む。
ステップ２４では速度指令を異常発生駆動装置の速度にして速度制御で追従動作をする。
また、ステップ２３で速度がある速度以上でない場合、ステップ２５で指令を異常発生駆動装置の位置にして、位置制御で追従動作をする。
このように、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の状態情報の位置情報又は速度情報に基づいてある軸間偏差以上で、異常として追従動作をするので異常発生の伝送手段がない或いは遅くても、軸間偏差を保ったまま停止することができる。
次に、実施例８について図を参照して説明する。
図２は実施例３、実施例５との共通図である。実施例３、実施例５では追従動作の際に位置情報を参照するが、実施例８では速度情報を参照する軸間相互追従の例である。
また、軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の異常発生駆動装置に追従するという動作環境は実施例６、７と同一である。
図２において、コントローラ１からの指令は第１伝送手段を通して第１駆動装置、第３駆動装置に伝送され、第２駆動装置は第１駆動装置のエンコーダの位置を第２伝送手段を通して伝送される。駆動装置に異常が発生すると異常情報は第１伝送手段を通してコントローラに伝送され、各駆動装置は所定の動作で停止する。この時、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸停止する。異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、モータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキにより停止する。
異常を発生していない駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の速度情報に基づいて追従動作をする。
ここで異常発生駆動装置の速度情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。つまり、第１、第２駆動装置に通信異常等で同時に異常が発生した場合は、第１駆動装置は第２モータの動作に追従して動作し、第２駆動装置は第１モータの動作に追従して動作する。コントローラからの指令はないので、る軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。図６は追従して動作するときのタイムチャートである。
本実施例では２軸のスライダが機械的に結合されている例を述べたが、3軸以上の場合でも同様である。
図２は実施例３、実施例５との共通図である。実施例３、実施例５では追従動作の際に位置情報を参照するが、実施例８では速度情報を参照する軸間相互追従の例である。
また、軸間偏差異常以外の異常で停止処理中の異常発生駆動装置に追従するという動作環境は実施例６、７と同一である。
図２において、コントローラ１からの指令は第１伝送手段を通して第１駆動装置、第３駆動装置に伝送され、第２駆動装置は第１駆動装置のエンコーダの位置を第２伝送手段を通して伝送される。駆動装置に異常が発生すると異常情報は第１伝送手段を通してコントローラに伝送され、各駆動装置は所定の動作で停止する。この時、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合は、コントローラの異常停止位置指令に基づき全軸停止する。異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合はモータを電気的に切り離し、モータ端子を抵抗で短絡して制動トルクを得るダイナミックブレーキにより停止する。
異常を発生していない駆動装置は異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できる場合はコントローラの異常停止位置指令に基づき停止し、異常発生駆動装置がモータを正常に駆動できない場合は、異常発生駆動装置の速度情報に基づいて追従動作をする。
ここで異常発生駆動装置の速度情報に基づいて追従動作をするのは、第１駆動装置と第２駆動装置だけである。つまり、第１、第２駆動装置に通信異常等で同時に異常が発生した場合は、第１駆動装置は第２モータの動作に追従して動作し、第２駆動装置は第１モータの動作に追従して動作する。コントローラからの指令はないので、る軸間偏差以上で、異常として追従動作をする。図６は追従して動作するときのタイムチャートである。
本実施例では２軸のスライダが機械的に結合されている例を述べたが、3軸以上の場合でも同様である。
本発明は、１台のモータでは駆動できない大形の機械やテーブル重心を駆動するために、駆動軸を両側２軸以上に振り分けた精密機械など産業界の要求に応えるためになされたものである。特に、２軸のうち１軸が異常を発生した場合、機械にストレスを加えないように、２軸の位置を同期させて停止する非常停止に関するものであり、本発明は回転モータの例を説明したが、リニアモータの駆動にも同様に適用できる。
１ コントローラ
２〜５ 第１〜第ｎ駆動装置
６〜９ 第１〜第ｎモータ
１０〜１３ 第１〜第ｎ位置検出器
１４〜１７ 第１〜第ｎスライダ
１８ 締結部
１９ 第１伝送手段
２０ 第２伝送手段
２１ 第１位置制御部
２２ 第１速度制御部
２３ 第１トルク制御部
２４ 第１速度変換部
２５ 第２位置制御部
２６ 第２速度制御部
２７ 第２トルク制御部
２８ 第２速度変換部
２〜５ 第１〜第ｎ駆動装置
６〜９ 第１〜第ｎモータ
１０〜１３ 第１〜第ｎ位置検出器
１４〜１７ 第１〜第ｎスライダ
１８ 締結部
１９ 第１伝送手段
２０ 第２伝送手段
２１ 第１位置制御部
２２ 第１速度制御部
２３ 第１トルク制御部
２４ 第１速度変換部
２５ 第２位置制御部
２６ 第２速度制御部
２７ 第２トルク制御部
２８ 第２速度変換部
Claims (7)
- 機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置であって、
前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合に非常停止を行うモータ駆動装置において、
前記モータ駆動装置は、
前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、
前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を軸間偏差として検出して互いに監視し、前記軸間偏差がある値以上で異常と判定し、
前記異常の発生からモータの速度が上がった場合、前記異常の発生からモータの減速度がある減速度より小さい場合、前記異常の発生からある距離以上移動した場合および前記異常の発生からある時間以上経過した場合に、
前記第１駆動装置と前記第２駆動装置のうちの異常を発生した方の駆動装置を非常停止させ、異常を発生していない他方の駆動装置は異常を発生した方の駆動装置の位置情報に基づいて追従動作させることを特徴とするモータ駆動装置。 - 機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置であって、
前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合に非常停止を行うモータ駆動装置において、
前記モータ駆動装置は、
前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、
前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を軸間偏差として検出して互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常と判定し、
その軸間偏差異常を検出した方の駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の駆動装置の位置を基に所定の方法で追従動作させ、追従後に前記軸間偏差が前記異常の発生時より大きくなるか、あるいはある時間経過した場合に、前記異常を発生した方の駆動装置をダイナミックブレーキまたは減速停止で非常停止させることを特徴とするモータ駆動装置。 - 機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置の前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合の非常停止方法において、
前記モータ駆動装置は、前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常とし、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の駆動装置の速度を基にある軸間偏差迄を異常発生で停止処理中の駆動装置の速度に追従して停止するという手順で非常停止することを特徴としたモータ駆動装置の非常停止方法。 - 前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある軸間偏差迄を前記停止処理中の駆動装置の速度に追従すると同時に軸間偏差を分割してサンプリング時間毎に払出して、前記軸間偏差を縮小しながら追従して停止することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置の非常停止方法。
- 前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある速度迄を異常発生で前記停止処理中の駆動装置の速度に追従し、ある速度以下では位置制御で追従して停止するという手順で非常停止することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置の非常停止方法。
- 前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は追従動作する際に、ある軸間偏差迄を速度に追従し、ある軸間偏差以内では位置制御で追従して停止するという手順で非常停止することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置の非常停止方法。
- 機械的に結合された２軸を有する多軸の機械を駆動する多軸駆動装置で、前記２軸のうち１軸を駆動する第１モータおよび第１駆動装置と、前記２軸のうち他の１軸を駆動する第２モータおよび第２駆動装置と、前記多軸のうち前記２軸以外の軸を駆動する第３モータから第ｎモータおよび第３駆動装置から第ｎ駆動装置と、コントローラと前記各駆動装置を接続する第１伝送手段と、前記第１伝送手段を介してサンプリング時間毎に前記第１駆動装置から前記第ｎ駆動装置までを制御するコントローラと、からなるモータ駆動装置であって、
前記第１駆動装置または前記第２駆動装置のいずれかに異常を発生した場合に非常停止を行うモータ駆動装置において、
前記モータ駆動装置は、
前記コントローラを介さずに互いの位置の情報を伝送するため前記各駆動装置を接続して成る第２伝送手段を有し、
前記第１駆動装置と前記第２駆動装置は各々前記２軸の偏差を検出して互いに監視し、ある軸間偏差以上で軸間偏差異常とし、前記軸間偏差異常を検出した駆動装置は該軸間偏差異常以外の異常発生で停止処理中の異常を発生した方の駆動装置の速度を基にある軸間偏差までを異常発生で停止処理中の駆動装置の速度に追従して停止、あるいは軸間偏差を縮小しながら追従して停止またはある軸間偏差以内では位置制御で追従して停止することを特徴とするモータ駆動装置。
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