JP7398947B2 - motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、コントローラからの位置指令に基づきモータの駆動制御を実施するモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that performs drive control of a motor based on a position command from a controller.
例えば、被加工物の加工、成型等を行う機械(以下、加工機械と称す)において使用されるモータ制御装置は、コントローラからの指令に基づいて加工機械内のモータの駆動制御を実施するように構成されている。 For example, a motor control device used in a machine that processes, molds, etc. a workpiece (hereinafter referred to as a processing machine) controls the drive of a motor within the processing machine based on instructions from a controller. It is configured.
加工機械において使用されているモータ制御装置では、加工機械の運転中に、停電を含む、モータを正常に駆動できない異常が発生する場合がある。このような場合を考慮して、モータ制御装置には、加工を強制的に終了させ、工具と被加工物とを干渉しない位置まで退避させ得る機能が必要とされている。 BACKGROUND ART In motor control devices used in processing machines, an abnormality, including a power outage, that prevents the motor from being driven normally may occur during operation of the processing machine. In consideration of such a case, the motor control device is required to have a function that can forcibly terminate machining and retreat the tool and workpiece to a position where they do not interfere.
なお、モータを正常に駆動できない異常とは、停電以外に、例えば、コントローラからの指令にモータを正しく追従させる駆動ができない場合などを挙げることができる。 Note that an abnormality in which the motor cannot be driven normally includes, in addition to a power outage, a case in which the motor cannot be driven to correctly follow a command from the controller.
異常発生時にあらかじめ設定しておいた退避時間もしくは退避距離により、停止を行わせる従来技術がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、コントローラからの指令を記憶しておき、異常発生時には記憶しておいた指令を使用して退避動作を行わせる技術が開示されている。
There is a conventional technique in which the vehicle is stopped according to a preset evacuation time or evacuation distance when an abnormality occurs (see, for example, Patent Document 1).
異常発生時において、加工を強制的に終了し、装置を即時停止させる従来技術による制御を行う場合には、加工機械へショックを与える可能性がある。すなわち、このような制御を行う場合には、機械部品を損傷する、被加工物に傷をつける、などのおそれがある。 When a conventional technique is used to forcibly terminate machining and immediately stop the apparatus when an abnormality occurs, there is a possibility that a shock may be given to the machining machine. That is, when performing such control, there is a risk that mechanical parts may be damaged or the workpiece may be scratched.
従来技術による制御では、あらかじめ設定しておいた退避時間もしくは退避距離に基づいて減速停止を行っている。この場合には、異常発生時のタイミングにより、加工機械へショックを与えることに起因する本来予定していた軌跡と異なる軌跡に沿って動作する可能性があり、被加工物に傷をつける問題がある。 In conventional control, the vehicle is decelerated and stopped based on a preset evacuation time or evacuation distance. In this case, depending on the timing when the abnormality occurs, there is a possibility that the processing machine will operate along a trajectory different from the originally planned trajectory due to the shock applied to the processing machine, which may cause damage to the workpiece. be.
さらに、特許文献1に記載の従来技術では、異常発生時には、直ちに指令を逆に折り返し辿る退避動作を行っている。このため、ショックが大きい場合には、被加工物、切削刃などの工具、あるいは加工機械を破損するという問題がある。
Furthermore, in the prior art described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることのできるモータ制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a motor control device that can decelerate and stop along the trajectory of normal operation when an abnormality occurs.
本発明に係るモータ制御装置は、指令周期ごとにコントローラから出力される位置指令を順次バッファリングし、最先にバッファリングされた第1の位置指令から、最後にバッファリングされた第Nの位置指令までのN個の位置指令を一時記憶するバッファと、バッファに一時記憶されたN個の位置指令に基づいて、指令周期ごとに基準位置指令を生成する指令生成部と、指令生成部で生成された基準位置指令を指令周期ごとに受信することで、制御対象であるモータを位置制御するモータ制御部と、コントローラから位置指令が正常に出力されない異常状態を検出する異常検出部とを備え、指令生成部は、異常検出部において異常状態が検出されていない場合には、N指令周期前にコントローラから出力されてバッファに一時記憶されている第1の位置指令を基準位置指令とし、異常検出部において異常状態が検出された場合には、異常状態が検出される前にバッファにバッファリングされたN個の位置指令を活用することで、N個の位置指令における隣接する位置指令の間に1以上の追加位置指令を補完することで補完位置指令を生成する補完処理を実行し、指令周期ごとに補完位置指令を基準位置指令とし、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿ってモータを減速停止させるものである。 The motor control device according to the present invention sequentially buffers the position commands output from the controller in each command cycle, from the first position command buffered first to the Nth position command buffered last. A buffer that temporarily stores N position commands up to the command, a command generation unit that generates a reference position command for each command cycle based on the N position commands temporarily stored in the buffer, and a command generation unit that generates a reference position command. a motor control unit that controls the position of a motor to be controlled by receiving a reference position command that has been set every command cycle; and an abnormality detection unit that detects an abnormal state in which a position command is not normally output from the controller; If no abnormal state is detected in the abnormality detection section, the command generation section uses the first position command outputted from the controller N command cycles ago and temporarily stored in the buffer as a reference position command, and performs abnormality detection. When an abnormal state is detected in the part, by utilizing the N position commands buffered in the buffer before the abnormal state was detected, the difference between adjacent position commands among the N position commands is A complementary process is executed to generate a complementary position command by complementing one or more additional position commands, and the complementary position command is used as a reference position command for each command cycle, and the motor is moved along the trajectory that was planned for normal operation. It decelerates and stops.
本発明によれば、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることのできるモータ制御装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a motor control device that can decelerate and stop along the trajectory of normal operation when an abnormality occurs.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置を含むシステム構成図である。本実施の形態1に係るモータ制御装置10は、コントローラ1からの位置指令に基づいて、モータ2の位置制御を行う。モータ制御装置10は、バッファ11、指令生成部12、モータ制御部13、異常検出部14、および過去記憶部15を備えて構成されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram including a motor control device according to
次に、コントローラ1の機能、およびモータ制御装置10に含まれる各構成の機能について説明する。コントローラ1は、モータ2の絶対位置としての位置指令を指令周期に従って順次出力する。モータ制御装置10内のバッファ11は、コントローラから指令周期ごとに出力される位置指令を順次バッファリングする。具体的には、バッファ11には、最新のN指令周期分の位置指令に相当するN個の位置指令がバッファリングされる。
Next, the functions of the
ここで、以下の説明では、N個の位置指令のうち、最先にバッファリングされた位置指令を第1の位置指令と称し、最後にバッファリングされた位置指令を第Nの位置指令と称する。すなわち、バッファ11が満タンになった状態では、時系列的に最も古い位置指令が第1の位置指令として記憶され、時系列的に最も新しい位置指令が第Nの位置指令として記憶されている。
Here, in the following explanation, among the N position commands, the position command buffered first will be referred to as the first position command, and the position command buffered last will be referred to as the N-th position command. . That is, when the
そして、バッファ11は、指令周期ごとに、コントローラから出力される最新の位置指令を受信すると、一時記憶されているN個の位置指令を更新する。具体的には、すでにバッファ11内に記憶されている第Nの位置指令~第2の位置指令を、順次シフトして第(N-1)の位置指令~第1の位置指令に書き換えるとともに、最新の位置指令を第Nの位置指令として記憶する。すなわち、満タン後のバッファ11の動作は、FIFO(First In Fast Out:先入れ先出し)と同様である。
When the
指令生成部12は、満タンとなった後のN個の位置指令を、指令周期ごとにバッファ11から順次読み出す。さらに、指令生成部12は、N個の位置指令に基づいて、指令周期ごとに基準位置指令を生成し、生成した基準位置指令をモータ制御部13に出力する。ここで、基準位置指令とは、モータ制御部13による位置制御に用いられるための位置目標値に相当する。
The
モータ制御部13は、指令生成部12で生成された基準位置指令を指令周期ごとの位置目標値として取得する。また、モータ制御部13は、制御対象であるモータ2の位置を検出するエンコーダ3から、位置フィードバック値を取得する。そして、モータ制御部13は、位置フィードバック値を位置目標値に一致させるようにフィードバック制御を実行することで、制御対象であるモータ2を位置制御する。
The
異常検出部14は、モータ制御装置10側で位置指令を正常に受信できない異常状態を検出する。この異常状態とは、コントローラ1から位置指令が正常に出力されないコントローラ1側の異常状態、あるいは、コントローラ1から正常に出力された位置指令がバッファ11で正常に受信できない通信異常状態を意味する。
The
換言すると、異常検出部14により検出される異常状態とは、モータ制御装置10は正常に機能できるが、何らかの原因で正常な位置指令をモータ制御装置10側で受信できない状況を意味している。
In other words, the abnormal state detected by the
また、このような状況は、停電が発生したことでも生じる。このような停電時であっても、本実施の形態1に係るモータ制御装置10は、自身の余剰蓄積電力を使用できる場合には、停電発生前にバッファ11にバッファリングされた位置指令を用いて基準位置指令を生成し、運転を継続することができる。
This situation also occurs when a power outage occurs. Even during such a power outage, the
異常検出部14で異常状態が検出された場合には、その情報が指令生成部12に送信される。なお、指令生成部12による基準位置指令の生成方法は、異常状態が検出された場合と、異常状態が検出されなかった場合とで異なり、詳細は後述する。
When an abnormal state is detected by the
過去記憶部15は、指令周期ごとに指令生成部12からモータ制御部13に出力される基準位置指令を、過去の基準位置指令列として順次記憶する。過去記憶部15に記憶された過去の基準位置指令列は、正常運転の軌跡を遡ってモータ2を駆動制御することで退避動作を実行させる際に使用される。この退避動作の詳細は、後述する。
The
次に、指令生成部12による基準位置指令の生成方法について、次に3つの状態に分けて詳細に説明する。
(状態1)正常運転中
(状態2)異常状態が検出された後の減速中
(状態3)異常状態が検出され、減速停止が完了した後に実行される退避動作
(状態4)退避動作の減速中
Next, a method for generating a reference position command by the
(State 1) Normal operation (State 2) Decelerating after an abnormal condition is detected (State 3) Evacuation operation executed after an abnormal condition is detected and deceleration and stop is completed (State 4) Deceleration of evacuation operation During ~
<(状態1)正常運転中における基準位置指令の生成方法>
正常運転中とは、異常状態が検出される前の状態において、モータ制御装置10が、コントローラ1から順次出力される位置指令に基づいて、モータ2の位置制御を行う運転のことである。
<(State 1) Method of generating reference position command during normal operation>
During normal operation is an operation in which the
上述したように、バッファ11の中には、N指令周期前に先入れされた第1の位置指令から、最新の位置指令として記憶された第Nの位置指令までのN個の位置指令が、指令周期ごとに更新されて記憶されている。そこで、指令生成部12は、正常運転中において、バッファ11内に指令周期ごとに更新されて一時記憶されているN個の位置指令の中から、FIFOのルールに従って第1の位置指令を取り出す。
As described above, in the
そして、指令生成部12は、この第1の位置指令を基準位置指令として、モータ制御部13に送信する。すなわち、指令生成部12は、N指令周期前にコントローラ1から出力された位置指令を、指令周期ごとに順次、基準位置指令に置き換えている。
Then, the
換言すると、正常運転中におけるバッファ11内には、異常状態が検出される前に書き込まれ、まだモータ制御部13に送信していない未来の基準位置指令として、第2の位置指令から第Nの位置指令までの(N-1)個の位置指令が蓄えられていることとなる。その意味では、バッファ11は、モータ制御部13に対する未来バッファということができる。
In other words, in the
<(状態2)異常状態が検出された後の減速中における基準位置指令の生成方法>
状態1により、基準位置指令が順次生成される正常運転中に、異常状態が検出されたときには、状態2に遷移し、減速停止が実行される。
<(State 2) How to generate a reference position command during deceleration after an abnormal condition is detected>
In
状態2における減速運転では、モータ2を即時停止させることなしに、かつ、正常運転中にすでにバッファ11に蓄えられているN個の位置指令を活用することで、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って減速停止させることを特徴としている。そこで、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って減速停止させるための基準位置指令の生成方法について、次に説明する。
In the deceleration operation in
図2は、本発明の実施の形態1において、異常状態が検出された際の指令生成部12による基準位置指令の生成方法に関する説明図である。指令生成部12は、異常検出部14において異常状態が検出された場合には、異常状態が検出される前にバッファ11にバッファリングされたN個の位置指令に基づいて、基準位置指令を生成する。
FIG. 2 is an explanatory diagram regarding a method for generating a reference position command by the
その際に、指令生成部12は、第1の位置指令における隣接する位置指令の間に1以上の追加位置指令を補完することで、補完位置指令を生成する。図2において、□で示された位置指令は、異常状態が検出される前にバッファ11にバッファリングされた4つの初期計画指令の位置に相当する。
At this time, the
より具体的には、図2の例では、以下のような4つの位置指令として、初期計画指令の位置がバッファリングされている。なお、位置指令の値は、位置が変化することが判ればいいため、無単位として示している。
第1の位置指令:位置20
第2の位置指令:位置21
第3の位置指令:位置22
第4の位置指令:位置23
More specifically, in the example of FIG. 2, the positions of the initial plan commands are buffered as the following four position commands. Note that the value of the position command is shown as having no unit because it is only necessary to know that the position changes.
First position command:
Second position command:
Third position command:
Fourth position command:
すなわち、異常状態が検出されない正常運転が継続していた場合を仮定すると、指令生成部12は、第1の位置指令、第2の位置指令、第3の位置指令、第4の位置指令に基づいて、指令周期ごとに順に基準位置指令を生成する。従って、この場合には、位置20、位置21、位置22、位置23の順で基準位置指令が指令周期ごとに遷移することとなる。
That is, assuming that normal operation continues without any abnormal conditions being detected, the
これに対して、異常状態が検出された状態2において、指令生成部12は、正常運転の軌跡である位置20、位置21、位置22、位置23に沿って移動しながら、かつ、減速停止するように、基準位置指令を生成する。すなわち、指令生成部12は、図2に示すように、隣接する□で示した位置指令の間に1以上の追加位置指令を補完することで、補完位置指令を生成する。
On the other hand, in
指令生成部12は、あらかじめ設定した減速率に従って、補完位置指令を生成することができる。図2に示した具体例では、減速率を1/2^n(n=1、1、1、1、2、2、2、3、3、4)で規定し、
50%、50%、50%、50%、25%、25%、25%、12.5%、12.5%、6.25%
の減速率に従って補完位置指令を生成している。
The
50%, 50%, 50%, 50%, 25%, 25%, 25%, 12.5%, 12.5%, 6.25%
Complementary position commands are generated according to the deceleration rate.
すなわち、指令生成部12は、第1の位置指令:位置20と、第2の位置指令:位置21との間を、50%の位置指令である位置20.5で補完している。同様に、指令生成部12は、第2の位置指令:位置21と、第3の位置指令:位置22との間を、50%の位置指令である位置21.5で補完している。
That is, the
この結果、指令生成部12は、位置20から位置22に移動させる際に、
位置20
位置20.5
位置21
位置21.5
位置22
の5つの位置指令を補完位置指令として生成することができる。
As a result, the
position 20.5
position 21.5
Five position commands can be generated as complementary position commands.
位置20から位置22への移動に当たっては、正常移動時は2指令周期で移動するように位置指令が遷移するが、異常検出時には、4指令周期で移動するように位置指令を遷移させている。この場合、同じ距離を移動する際に、異常検出時は、正常運転と比較して2倍の時間を要することになり、減速率が50%になったこととなる。
When moving from
位置22以降の移動に当たって、指令生成部12は、減速率を25%とした3つの位置指令として
位置22.25
位置22.5
位置22.75
を補完位置指令として生成することができる。
When moving from
position 22.5
position 22.75
can be generated as a complementary position command.
さらに、位置22.75以降の移動に当たって、指令生成部12は、減速率を12.5%とした2つの位置指令として
位置22.875
位置23
を補完位置指令として生成することができる。
Furthermore, when moving from position 22.75 onward, the
can be generated as a complementary position command.
同様にして、指令生成部12は、減速率を6.25%とし、位置23以降の移動に用いる位置指令を補完位置指令として生成することができる。図2において、●で示したプロットは、補完位置指令として指令生成部12により生成された減速指令の位置に相当している。
Similarly, the
指令生成部12は、あらかじめ設定された減速率に従った補完処理により生成した補完位置指令を指令周期ごとに基準位置指令としてモータ制御部13に対して出力する。具体的には、位置20から位置23に移動する際に、指令周期ごとに、
位置20
位置20.5 (減速率50%に相当)
位置21 (減速率50%に相当)
位置21.5 (減速率50%に相当)
位置22 (減速率50%に相当)
位置22.25 (減速率25%に相当)
位置22.5 (減速率25%に相当)
位置22.75 (減速率25%に相当)
位置22.875 (減速率12.5%に相当)
位置23 (減速率12.5%に相当)
位置23.0625 (減速率6.25%に相当)
の基準位置指令が、モータ制御部13に順次与えられる。この結果、モータ2は、補完位置指令で規定された位置指令の遷移に従って、減速停止することとなる。
The
Position 20.5 (equivalent to 50% deceleration rate)
Position 21 (equivalent to 50% deceleration rate)
Position 21.5 (equivalent to 50% deceleration rate)
Position 22 (equivalent to 50% deceleration rate)
Position 22.25 (equivalent to 25% deceleration rate)
Position 22.5 (equivalent to 25% deceleration rate)
Position 22.75 (equivalent to 25% deceleration rate)
Position 22.875 (equivalent to deceleration rate of 12.5%)
Position 23 (equivalent to deceleration rate of 12.5%)
Position 23.0625 (equivalent to deceleration rate of 6.25%)
The reference position commands are sequentially given to the
本実施の形態1による減速停止処理は、上述したように、正常運転中にすでにバッファ11に蓄えられているN個の位置指令に基づいて補完処理を実施することで補完位置指令を生成することを特徴としている。この結果、生成した補完位置指令を用いてモータ2を駆動制御することで、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って減速停止させることができる。
As described above, the deceleration and stop processing according to the first embodiment generates a complementary position command by performing a complementary process based on the N position commands already stored in the
<(状態3)異常状態が検出され、減速停止が完了した後に実行される退避動作における基準位置指令の生成方法>
上述した(状態2)の減速停止処理によりモータ2が停止した後に、退避動作が実行される。退避動作を行うに当たっては、過去記憶部15に記憶されている過去の基準位置指令が用いられる。
<(State 3) Method for generating a reference position command in the evacuation operation executed after an abnormal condition is detected and deceleration and stop is completed>
After the
過去記憶部15には、指令周期ごとに指令生成部12からモータ制御部13に出力された基準位置指令が、過去の基準位置指令列として順次記憶されている。すなわち、上述した(状態1)および(状態2)で、指令周期ごとに指令生成部12からモータ制御部13に順次出力された基準位置指令が、過去の基準位置指令列として時系列順に記憶されている。
In the
従って、指令生成部12は、過去の基準位置指令列の中から、直近に記憶された位置指令から順に、時間を遡って過去の位置指令を順次取り出し、基準位置指令を生成することで、減速中および正常運転中の軌跡を遡る退避動作を実行することができる。ここで、指令生成部12は、減速停止の際に記憶された基準位置指令を逆順に取り出して基準位置指令を生成することで、モータ2を加速させながら退避動作を実行することができる。
Therefore, the
また、指令生成部12は、正常運転中に記憶された基準位置指令を逆順に取り出して基準位置指令を生成することで、モータ2を定速移動させながら退避動作を実行することができる。
Further, the
さらに、指令生成部12は、過去の基準位置指令列の中の1つの位置を、退避させる最終の目的位置として規定することで、最終の目的位置でモータ2を停止させ、退避動作を終了させることができる。
Further, the
<(状態4)退避動作の減速停止における基準位置指令の生成方法>
なお、指令生成部12は、最終の目的位置でモータ2を停止させる際には、(状態2)で減速停止を行うために用いた補完処理を行うことで、最終の目的位置に対しても減速停止させることができる。
<(State 4) Method for generating reference position command during deceleration and stop of evacuation operation>
In addition, when stopping the
図3は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置において、(状態1)、(状態2)、(状態3),(状態4)の順で処理が行われた際の速度と位置の遷移を示した図である。図3では、時刻T1において故障状態が検出され、時刻T2において減速停止の完了が検出され,時刻T3において退避動作の減速を開始した状態を例示している。 FIG. 3 shows the speed and position when processing is performed in the order of (state 1), (state 2), (state 3), and (state 4) in the motor control device according to the first embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3 illustrates a state in which a failure state is detected at time T1, completion of deceleration and stop is detected at time T2, and deceleration of the evacuation operation is started at time T3.
すなわち、図3においては、時刻T1よりも前の時間帯が、(状態1)の正常運転中に相当し、時刻T1から時刻T2までの時間帯が(状態2)の減速中に相当し、時刻T2から時刻T3までの時間帯が(状態3)の退避動作中に相当し,T3よりも後の時間帯が(状態4)の退避動作の減速中に相当する。また、図3において、上段の波形は速度の時間遷移を示しており、下段の波形は位置の時間遷移を示している。さらに、位置の時間遷移に関しては、故障状態が検出された時刻T1において減速せずに即時停止を実施し、退避動作を行った際の従来技術の波形も破線として併記している。 That is, in FIG. 3, the time period before time T1 corresponds to (state 1) during normal operation, and the time period from time T1 to time T2 corresponds to (state 2) during deceleration. The time period from time T2 to time T3 corresponds to the evacuation operation (state 3), and the time period after T3 corresponds to the deceleration of the evacuation operation (state 4). Moreover, in FIG. 3, the upper waveform shows the time transition of velocity, and the lower waveform shows the time transition of position. Furthermore, regarding the time transition of the position, the waveform of the prior art when an immediate stop is performed without deceleration and an evacuation operation is performed at time T1 when a failure state is detected is also shown as a broken line.
図3から明らかなように、本実施の形態1に係るモータ制御装置では、時刻T1において故障状態が検出された後は、即時停止させることなしに、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿うようにして減速停止させている。さらに、減速停止が完了した時刻T2以降は、今までの軌跡を遡る経路で、退避動作が行われる。
As is clear from FIG. 3, in the motor control device according to
従って、滑らかな減速停止を行わせることで、即時停止を行うことで発生する機械へのショックを抑制することができる。さらに、減速停止および退避動作において、正常運転中の軌跡に沿って移動させることができるため、ワーク等を傷つけることも抑制できる。 Therefore, by performing a smooth deceleration and stop, it is possible to suppress the shock to the machine that would be caused by an immediate stop. Furthermore, in the deceleration stop and retreat operations, it is possible to move along the trajectory during normal operation, so damage to the workpiece etc. can be suppressed.
次に、指令生成部12の具体的な構成例とともに、時系列順に以下の4つの動作に分けて、詳細な動作を説明する。
動作1:(状態1)の正常運転中の動作
動作2:(状態2)の減速中の動作
動作3:(状態3)の退避動作における加速および定速移動中の動作
動作4:(状態4)の退避動作における減速中の動作
Next, detailed operations of the
Action 1: Action during normal operation (state 1) Action 2: Action during deceleration (state 2) Action 3: Action during acceleration and constant speed movement during evacuation operation (state 3) Action 4: Action during (state 4) ) movement during deceleration during evacuation movement
<動作1:(状態1)の正常運転中の動作>
図4は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作1を実行する状態を示した機能ブロック図である。図4における指令生成部12は、減速停止指令生成部12a、切り替えスイッチ12b、12c、および12dを備えて構成されている。
<Operation 1: Operation during normal operation (state 1)>
FIG. 4 is a functional block diagram showing a state in which the
また、図4中のAは、異常検出部14において異常が検出された状態を示す信号であり、Bは、(状態2)における減速停止が完了した状態を示す信号であい、Cは(状態3)の退避動作における減速停止開始を示す信号である。信号A,信号Bおよび信号Cの立ち上がりに応じて、切り替えスイッチ12b、12c、および12dのそれぞれの状態が切り替えられることとなる。動作1により成立する経路が、図4中で太線として示されている。
Further, A in FIG. 4 is a signal indicating a state in which an abnormality is detected in the
さらに、図4では、先の図1で示した構成に加え、異常検出部14による検出状態を出力するための状態出力部16、および状態出力部16の出力結果を表示する状態表示部17が、モータ制御装置10内にさらに設けられている。
Furthermore, in FIG. 4, in addition to the configuration shown in FIG. , further provided within the
動作1においては、異常検出部14により異常状態が検出されていない。すなわち、信号A、信号Bおよび信号Cはすべて無効の場合に相当する。この場合には、指令生成部12は、指令周期ごとにバッファ11から読み出した第1の位置指令を、そのまま基準位置指令として出力する。また、その際の基準位置指令は、過去記憶部15に順次記憶される。
In
図5は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作1を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図5では、先の図3に対して、動作1に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。
FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in the speed waveform and position waveform when the
<動作2:(状態2)の減速中の動作>
図6は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作2を実行する状態を示した機能ブロック図である。図6の基本的な構成は、先の図4と同様であり、切り替えスイッチ12b、12c、および12dのそれぞれの接続状態が、図4と図6では異なっている。動作2により成立する経路が、図6中で太線として示されている。すなわち、動作2においては、信号Aが立ち上がるため、スイッチ12cが図4の状態から図6の状態に切り替わることとなる。
<Operation 2: Operation during deceleration in (state 2)>
FIG. 6 is a functional block diagram showing a state in which the
動作2においては、指令生成部12内の減速停止指令生成部12aは、正常運転中にすでにバッファ11に蓄えられているN個の位置指令に基づいて補完処理を実施することで、補完位置指令を生成する。
In
さらに、減速停止指令生成部12aは、生成した補完位置指令を指令周期ごとに基準位置指令として出力する。また、その際の基準位置指令は、過去記憶部15に順次記憶される。
Further, the deceleration and stop
図7は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作2を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図7では、先の図3に対して、動作2に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。
FIG. 7 is a diagram showing temporal changes in the speed waveform and position waveform when the
<動作3:(状態3)の退避動作における加速および定速移動中の動作>
図8は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作3を実行する状態を示した機能ブロック図である。図8の基本的な構成は、先の図4と同様であり、切り替えスイッチ12b、12c、および12dのそれぞれの接続状態が、図6と図8では異なっている。動作3により成立する経路が、図8中で太線として示されている。すなわち、動作3においては、信号Bが立ち上がるため、スイッチ12b、12cおよび12dのそれぞれが図6の状態から図8の状態に切り替わることとなる。
<Operation 3: Operation during acceleration and constant speed movement during evacuation operation (state 3)>
FIG. 8 is a functional block diagram showing a state in which the
動作3においては、指令生成部12は、動作1および動作2を実施中に過去記憶部15に記憶された過去の基準位置指令列の中から、指令周期ごとに、直近に記憶された位置指令から順に、時間を遡って過去の基準位置指令を順次取り出し、基準位置指令として出力する。
In
なお、(状態2)の減速停止が完了することで、切り替えスイッチ12dは開状態となり、動作3における基準位置指令は、過去記憶部15には記憶されない。
Note that upon completion of the deceleration and stop in (state 2), the
図9は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作3を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図9では、先の図3に対して、動作3に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。すなわち、動作3においては、加速移動および定速移動により、退避動作が実行される。
FIG. 9 is a diagram showing temporal changes in the speed waveform and position waveform when the
<動作4:(状態4)の退避動作における減速中の動作>
図10は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作4を実行する状態を示した機能ブロック図である。図10の基本的な構成は、先の図4と同様であり、切り替えスイッチ12b、12c、および12dのそれぞれの接続状態が、図8と図10では異なっている。動作4により成立する経路が、図10中で太線として示されている。すなわち、動作4においては、信号Cが立ち上がるため、スイッチ12cが図8の状態から図10の状態に切り替わることとなる。
<Operation 4: Operation during deceleration in the evacuation operation of (state 4)>
FIG. 10 is a functional block diagram showing a state in which the
動作4においては、指令生成部12内の減速停止指令生成部12aは、動作1および動作2を実施中に過去記憶部15に記憶された過去の基準位置指令列に基づいて、最終の目的位置でモータ2を停止させる際に、動作2で減速停止を行うために用いた補完処理を行い、基準位置指令として出力する。
In
なお、(状態2)の減速停止が完了することで、切り替えスイッチ12dは開状態となったままであり、動作4における基準位置指令は、過去記憶部15には記憶されない。
Note that when the deceleration and stop of (state 2) is completed, the
図11は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置10が動作4を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図11では、先の図3に対して、動作4に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。すなわち、動作4においては、退避動作の最後で減速停止処理が実行されている。
FIG. 11 is a diagram showing temporal changes in the speed waveform and position waveform when the
以上のように、実施の形態1に係るモータ制御装置は、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることができる。さらに、退避動作が必要な場合には、減速停止した軌跡、および正常運転中の軌跡を遡って所望の位置まで移動させ、最終的に減速停止させることができる。
As described above, the motor control device according to
実施の形態2.
先の実施の形態1では、図1に示したように、1台のモータ2を駆動制御する場合を例に、詳細に説明した。ただし、本発明に係るモータ制御装置10は、2軸以上の複数台のモータの制御にも適用可能である。そこで、本実施の形態2では、2台のモータに対してモータ制御装置10を適用する場合について、詳細に説明する。
In the first embodiment described above, the case where one
図12は、本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置を含むシステム構成図である。本実施の形態2に係るモータ制御装置10は、1台のコントローラ1からの2軸分の個別の位置指令に基づいて、2台のモータ2(1)、2(2)の位置制御を行う。モータ制御装置10は、1台目のモータ2(1)用として、バッファ11(1)、指令生成部12(1)、モータ制御部13(1)、および過去記憶部15(1)を備えている。
FIG. 12 is a system configuration diagram including a motor control device according to
また、モータ制御装置10は、2台目のモータ2(2)用として、バッファ11(2)、指令生成部12(2)、モータ制御部13(2)、および過去記憶部15(2)を備えている。さらに、モータ制御装置10は、2台のモータ2(1)、2(2)に対して共通の1台の異常検出部14を備えている。
The
このような構成によれば、モータ制御装置10は、異常検出部14により、モータ制御装置10側で位置指令を正常に受信できない異常状態を検出した場合において、2軸のモータ2(1)、2(2)を同期させながら、先の実施の形態1で説明した動作1~動作4を時系列順に実行することができる。すなわち、2台のモータ2(1)、2(2)のそれぞれに対応する2つの制御系の同期をとって、動作1~動作4の各処理を実行させることができる。
According to such a configuration, when the
図13は、本発明の実施の形態2に係るモータ制御装置において、2軸のモータで円運動を行っている際に異常状態が検出され、動作1~動作4が実行された際の位置遷移の軌跡を示した説明図である。
FIG. 13 shows the position transition when an abnormal state is detected while the two-axis motor is performing circular motion and
図13においては、以下の8つの状態として遷移していく際の、指令周期ごとの位置がプロットされている。
[1]正常運転中
[2]異常検出時
[3]減速中
[4]停止時
[5]退避動作中(加速を含む)
[6]退避動作における減速開始時
[7]退避動作における停止時
In FIG. 13, the positions for each command cycle are plotted as the state transitions into the following eight states.
[1] During normal operation [2] When abnormality is detected [3] During deceleration [4] When stopped [5] During evacuation operation (including acceleration)
[6] At the start of deceleration during evacuation operation [7] When stopping during evacuation operation
以上のように、実施の形態2に係るモータ制御装置は、2軸以上のモータに対しても、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることができる。さらに、退避動作が必要な場合には、減速停止した軌跡および正常運転中の軌跡を遡って所望の位置まで移動させ、最終的に減速停止させることができる。 As described above, the motor control device according to the second embodiment can decelerate and stop the motors having two or more axes along the trajectory of normal operation when an abnormality occurs. Furthermore, if an evacuation operation is required, the deceleration and stop trajectory and the trajectory during normal operation can be traced back to a desired position, and finally the deceleration and stop can be performed.
なお、上述した実施の形態1、2では、故障発生前にバッファ11に蓄積されているN個の位置指令に対して、あらかじめ設定された減速率に従って補完処理を実行することで、減速停止を実現している。この場合、故障のレベルに応じた減速率に従って、減速処理を行うことも可能である。すなわち、モータ2を停止させる緊急度に応じて、あらかじめ設定された適切な減速率を適用することで、即時停止に近い形で緊急停止させることも可能である。
Note that in the first and second embodiments described above, deceleration and stop are performed by executing complement processing according to a preset deceleration rate for the N position commands accumulated in the
1 コントローラ、2 モータ、3 エンコーダ、10 モータ制御装置、11 バッファ、12 指令生成部、13 モータ制御部、14 異常検出部、15 過去記憶部。 1 controller, 2 motor, 3 encoder, 10 motor control device, 11 buffer, 12 command generation section, 13 motor control section, 14 abnormality detection section, 15 past storage section.
Claims (3)
前記バッファに一時記憶された前記N個の位置指令に基づいて、前記指令周期ごとに基準位置指令を生成する指令生成部と、
前記指令生成部で生成された前記基準位置指令を前記指令周期ごとに受信することで、制御対象であるモータを位置制御するモータ制御部と、
前記コントローラから位置指令が正常に出力されない異常状態を検出する異常検出部と
を備え、
前記指令生成部は、
前記異常検出部において前記異常状態が検出されていない場合には、N指令周期前に前記コントローラから出力されて前記バッファに一時記憶されている前記第1の位置指令を前記基準位置指令とし、
前記異常検出部において前記異常状態が検出された場合には、前記異常状態が検出される前に前記バッファにバッファリングされた前記N個の位置指令を活用することで、前記N個の位置指令における隣接する位置指令の間に1以上の追加位置指令を補完することで補完位置指令を生成する補完処理を実行し、前記指令周期ごとに前記補完位置指令を前記基準位置指令とし、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って前記モータを減速停止させる
モータ制御装置。 The position commands output from the controller are sequentially buffered for each command cycle, and N position commands from the first buffered position command to the Nth position command last buffered are stored. A buffer for temporary storage,
a command generation unit that generates a reference position command for each command cycle based on the N position commands temporarily stored in the buffer;
a motor control unit that controls the position of a motor to be controlled by receiving the reference position command generated by the command generation unit at each command cycle;
and an abnormality detection unit that detects an abnormal state in which the position command is not normally output from the controller,
The command generation unit includes:
If the abnormal state is not detected in the abnormality detection section, the first position command outputted from the controller N command cycles ago and temporarily stored in the buffer is set as the reference position command,
When the abnormal state is detected in the abnormality detection section, the N position commands are processed by utilizing the N position commands that were buffered in the buffer before the abnormal state was detected. A complementing process is executed to generate a supplementary position command by supplementing one or more additional position commands between adjacent position commands, and the supplementary position command is used as the reference position command for each command period, and normal operation is performed. A motor control device that decelerates and stops the motor along a planned trajectory .
前記指令生成部は、
前記異常検出部において前記異常状態が検出され、前記モータが減速停止した後に、前記過去記憶部に順次記憶された前記過去の基準位置指令列から、時系列的に最新の位置指令から順に指令周期ごとに取り出して前記基準位置指令を生成することで、減速中および正常運転中の軌跡を遡る退避動作を実行させる
請求項1に記載のモータ制御装置。 further comprising a past storage unit that sequentially stores the reference position commands outputted from the command generation unit to the motor control unit in each command cycle as a past reference position command sequence,
The command generation unit includes:
After the abnormal state is detected in the abnormality detection unit and the motor decelerates to a stop, command cycles are sequentially determined from the past reference position command sequence sequentially stored in the past storage unit, starting from the latest position command in chronological order. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device executes an evacuation operation tracing back a trajectory during deceleration and normal operation by extracting the reference position command at each time and generating the reference position command.
複数のモータのそれぞれに対応して、前記バッファ、前記指令生成部、モータ制御部、および過去記憶部が設けられた複数の制御系を有しており、
前記複数のモータに対して共通に設けられた前記異常検出部が故障状態を検出した場合には、前記複数の制御系が同期して前記補完処理を実行することで、前記複数のモータを減速停止させる
請求項1または2に記載のモータ制御装置。 When the motor to be controlled is configured as a plurality of motors, and the position of each of the plurality of motors is controlled based on individual position commands output from the controller,
It has a plurality of control systems including the buffer, the command generation section, the motor control section, and the past storage section corresponding to each of the plurality of motors,
When the abnormality detection unit provided in common to the plurality of motors detects a failure state, the plurality of control systems synchronize and execute the complementary processing to decelerate the plurality of motors. The motor control device according to claim 1 or 2, wherein the motor control device stops the motor.
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