JPH06284764A - サーボモータの位置制御装置 - Google Patents
サーボモータの位置制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 NC工作機械やロボットなどに用いるサーボ
モータの位置制御装置において、制御軸を誤って衝突さ
せた場合を検出し、モータを高速に停止させ、機械の損
傷を最小限にとどめる。 【構成】 外乱トルクオブザーバ9により推定した推定
外乱が許容外乱トルクを越えた時、判定部10は、アラ
ーム信号を出力し、この時、逆転制動制御部11は、モ
ータが停止する方向に制動トルク電流指令をモータが停
止するまで出力する。また、動作モード判定部12は、
運転中の機械の動作モードを入力し、動作モードに応じ
た許容外乱トルク値を判定部10に設定する。 【効果】 衝突検出を高速化し、検出後の制動距離を最
小にでき、高速回転時の機械の損傷を最小限にできる。
モータの位置制御装置において、制御軸を誤って衝突さ
せた場合を検出し、モータを高速に停止させ、機械の損
傷を最小限にとどめる。 【構成】 外乱トルクオブザーバ9により推定した推定
外乱が許容外乱トルクを越えた時、判定部10は、アラ
ーム信号を出力し、この時、逆転制動制御部11は、モ
ータが停止する方向に制動トルク電流指令をモータが停
止するまで出力する。また、動作モード判定部12は、
運転中の機械の動作モードを入力し、動作モードに応じ
た許容外乱トルク値を判定部10に設定する。 【効果】 衝突検出を高速化し、検出後の制動距離を最
小にでき、高速回転時の機械の損傷を最小限にできる。
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、第1の本発明に係るサーボモータの位置制御装置
は、トルク電流指令とモータの回転速度を入力し外乱ト
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、モータが停止するまで
制動トルク電流指令を電流制御部に出力する逆転制動制
御部とを備えて構成される。
に、第1の本発明に係るサーボモータの位置制御装置
は、トルク電流指令とモータの回転速度を入力し外乱ト
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、モータが停止するまで
制動トルク電流指令を電流制御部に出力する逆転制動制
御部とを備えて構成される。
【0020】また、第2の発明に係るサーボモータの位
置制御装置は、前記第1の発明の構成に加えて、運転中
の機械の動作モードを入力し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
備えて構成される。
置制御装置は、前記第1の発明の構成に加えて、運転中
の機械の動作モードを入力し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
備えて構成される。
【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 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
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器と、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を入力し、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時に、前記モータが停止す
る方向に制動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、 を有することを特徴とした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
令かまたは制動トルク電流指令を出力する選択手段と、 を有することを更に特徴とする請求項1に記載のサーボ
モータの位置制御装置。 - 【請求項3】 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器と、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を入力し、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時に、前記モータが停止す
る方向に制動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、 を有し、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、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、 を備えることを特徴としたサーボモータの位置制御装
置。 - 【請求項4】 前記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
かまたは切削送りモード許容外乱トルクを選択出力する
選択手段とを有することを更に特徴とする請求項3に記
載のサーボモータの位置制御装置。 - 【請求項5】 前記動作モード判定部に、前記位置指令
発生部からの動作モード信号の代わりに前記速度検出手
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
ることを更に特徴とする請求項3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 true JPH06284764A (ja) | 1994-10-07 |
JP2871993B2 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) |
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