JPH06292379A - 異常負荷時のトルクリミット変更方法 - Google Patents
異常負荷時のトルクリミット変更方法Info
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- JPH06292379A JPH06292379A JP5098413A JP9841393A JPH06292379A JP H06292379 A JPH06292379 A JP H06292379A JP 5098413 A JP5098413 A JP 5098413A JP 9841393 A JP9841393 A JP 9841393A JP H06292379 A JPH06292379 A JP H06292379A
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- torque
- torque limit
- estimated
- limit value
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異常負荷時にトルクリミット値を変更し工具
やワークの損傷を防止する。 【構成】 外乱推定オブザーバによって推定された工作
機械の送り軸等のモータに加わる外乱負荷トルクＴd2
が、アラームレベルＴａより小さく（Ａ２）設定警告レ
ベルＴｓより大きいときには（Ａ３）各周期毎、トルク
リミット値ＴＬを所定量ΔＴだけ小さくする（Ａ４）。
その結果サーボモータの出力トルクはこの減少したトル
クリミット値ＴＬ以下に制限される。また、推定外乱負
荷トルクＴd2がアラームレベルＴａを越えると（Ａ
２）、トルクリミット値を「０」とし（Ａ５）、モータ
の出力トルクを「０」として動作を停止させる。負荷ト
ルクを推定し、この推定負荷トルクが上昇するとトルク
リミット値を減少させるから、サーボモータで駆動され
る非駆動体と他のものが衝突した時や工具の抑えすぎ等
により工具や機械、ワークを損傷させることはない。
やワークの損傷を防止する。 【構成】 外乱推定オブザーバによって推定された工作
機械の送り軸等のモータに加わる外乱負荷トルクＴd2
が、アラームレベルＴａより小さく（Ａ２）設定警告レ
ベルＴｓより大きいときには（Ａ３）各周期毎、トルク
リミット値ＴＬを所定量ΔＴだけ小さくする（Ａ４）。
その結果サーボモータの出力トルクはこの減少したトル
クリミット値ＴＬ以下に制限される。また、推定外乱負
荷トルクＴd2がアラームレベルＴａを越えると（Ａ
２）、トルクリミット値を「０」とし（Ａ５）、モータ
の出力トルクを「０」として動作を停止させる。負荷ト
ルクを推定し、この推定負荷トルクが上昇するとトルク
リミット値を減少させるから、サーボモータで駆動され
る非駆動体と他のものが衝突した時や工具の抑えすぎ等
により工具や機械、ワークを損傷させることはない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の送り軸等を
駆動するサーボモータの出力トルクの制限方法に関す
る。
駆動するサーボモータの出力トルクの制限方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】工作機械において、送り軸等の被駆動体
を駆動するサーボモータの出力トルクに対して、トルク
リミットを設定し、このトルクリミット値以上の出力ト
ルクがモータから出力されないように出力トルクを制限
している。その理由は、サーボモータに対して移動指令
が出力されサーボモータが回転し、該サーボモータで駆
動される被駆動体が移動しているとき、この被駆動体が
他の物体等に衝突したときや、工具をワークに対して抑
えすぎるとき（ドリルによる加工の場合等でドリルを軸
方向へ送り込み過ぎるとき等）等、何等かの理由で移動
できない場合、サーボモータは指令位置に移動しようと
して該サーボモータが出力できる最大トルクまでその出
力トルクを増大させる。その結果、サーボモータで駆動
される工具やワーク又は衝突した他の物体さらには機械
自体を損傷させる場合が生じる。これを防止するため
に、設定トルク以上のトルクを出力しないように、トル
クリミット値によって出力トルクを制限している。
を駆動するサーボモータの出力トルクに対して、トルク
リミットを設定し、このトルクリミット値以上の出力ト
ルクがモータから出力されないように出力トルクを制限
している。その理由は、サーボモータに対して移動指令
が出力されサーボモータが回転し、該サーボモータで駆
動される被駆動体が移動しているとき、この被駆動体が
他の物体等に衝突したときや、工具をワークに対して抑
えすぎるとき（ドリルによる加工の場合等でドリルを軸
方向へ送り込み過ぎるとき等）等、何等かの理由で移動
できない場合、サーボモータは指令位置に移動しようと
して該サーボモータが出力できる最大トルクまでその出
力トルクを増大させる。その結果、サーボモータで駆動
される工具やワーク又は衝突した他の物体さらには機械
自体を損傷させる場合が生じる。これを防止するため
に、設定トルク以上のトルクを出力しないように、トル
クリミット値によって出力トルクを制限している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記トルクリミット値
は、工作機械に対して一括して設定されており、ある固
定された値である。しかし、ワークや工具によっては、
この工作機械に設定されているトルクリミット値では、
工具やワークを保護するには不十分の場合がある。例え
ば、この設定されている固有のトルクリミット値まで出
力トルクを増大させると工具が破損してしまう場合があ
る。
は、工作機械に対して一括して設定されており、ある固
定された値である。しかし、ワークや工具によっては、
この工作機械に設定されているトルクリミット値では、
工具やワークを保護するには不十分の場合がある。例え
ば、この設定されている固有のトルクリミット値まで出
力トルクを増大させると工具が破損してしまう場合があ
る。
【０００４】そこで、本発明の目的は、サーボモータの
出力トルクを制限するトルクリミット値を異常負荷時に
変更し工具やワークの損傷を防止する異常負荷時のトル
クリミット変更方法を提供することにある。
出力トルクを制限するトルクリミット値を異常負荷時に
変更し工具やワークの損傷を防止する異常負荷時のトル
クリミット変更方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、外乱推定オブ
ザーバによってサーボモータに加わる外乱負荷トルクを
推定し、該推定外乱負荷トルクが設定警告レベル以上に
達すると、サーボモータの出力トルクを制限するトルク
リミット値を減少させる。この外乱推定オブザーバはモ
ータに指令されるトルク指令値とモータの実速度から外
乱負荷トルクを推定する。特に、設定周期毎、上記推定
外乱負荷トルクを検出し、設定警告レベル以上である
と、設定量トルクリミット値を減少させる。さらに、推
定外乱負荷トルクが上記警報レベルより大きいアラーム
レベルを越えると上記トルクリミット値を「０」にし
て、出力トルクを「０」とし、動作を停止させる。
ザーバによってサーボモータに加わる外乱負荷トルクを
推定し、該推定外乱負荷トルクが設定警告レベル以上に
達すると、サーボモータの出力トルクを制限するトルク
リミット値を減少させる。この外乱推定オブザーバはモ
ータに指令されるトルク指令値とモータの実速度から外
乱負荷トルクを推定する。特に、設定周期毎、上記推定
外乱負荷トルクを検出し、設定警告レベル以上である
と、設定量トルクリミット値を減少させる。さらに、推
定外乱負荷トルクが上記警報レベルより大きいアラーム
レベルを越えると上記トルクリミット値を「０」にし
て、出力トルクを「０」とし、動作を停止させる。
【０００６】
【作用】外乱推定オブザーバによってサーボモータに加
わる外乱負荷トルクを推定する。この推定された外乱負
荷トルクが設定された警告レベル以上になると、トルク
リミット値を減少させる。特に、所定周期ごとに推定外
乱負荷トルクを検出して警告レベル以上である毎に設定
所定量トルクリミット値を減少させる。すなわち、推定
外乱負荷トルクが警告レベル以上である限りトルクリミ
ット値は、順次減少し、サーボモータの出力トルクはこ
のトルクリミット値で制限されることになる。さらに、
推定外乱負荷トルクがアラームレベルを越えると、トル
クリミット値を「０」とし、サーボモータの出力トルク
を「０」に制限し、動作を停止させ、工具やワークを保
護する。
わる外乱負荷トルクを推定する。この推定された外乱負
荷トルクが設定された警告レベル以上になると、トルク
リミット値を減少させる。特に、所定周期ごとに推定外
乱負荷トルクを検出して警告レベル以上である毎に設定
所定量トルクリミット値を減少させる。すなわち、推定
外乱負荷トルクが警告レベル以上である限りトルクリミ
ット値は、順次減少し、サーボモータの出力トルクはこ
のトルクリミット値で制限されることになる。さらに、
推定外乱負荷トルクがアラームレベルを越えると、トル
クリミット値を「０」とし、サーボモータの出力トルク
を「０」に制限し、動作を停止させ、工具やワークを保
護する。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明を適用した一実施例として、
工作機械の送り軸を駆動するサーボモータの制御系と、
該制御系に適用する外乱推定オブザーバのブロック線図
である。位置に対し比例（Ｐ）制御を行い、速度に対し
比例，積分（ＰＩ）制御を行う工作機械の送り軸を駆動
するサーボモータの制御系に、外乱負荷トルクを推定す
るオブザーバを適用したものである。項１のＫP は位置
ループにおける比例ゲイン、項２は速度ループにおける
伝達関数で、Ｋ1 は積分定数、Ｋ2 は比例定数である。
項７はトルクリミット手段、項３，４はモータの伝達関
数で、Ｋｔはトルク定数、Ｊはイナーシャであり、項５
は速度ｖを積分して位置θを算出する伝達関数である。
また、ＴL は外乱負荷トルクである。なお、Ｓはラプラ
ス演算子である。
工作機械の送り軸を駆動するサーボモータの制御系と、
該制御系に適用する外乱推定オブザーバのブロック線図
である。位置に対し比例（Ｐ）制御を行い、速度に対し
比例，積分（ＰＩ）制御を行う工作機械の送り軸を駆動
するサーボモータの制御系に、外乱負荷トルクを推定す
るオブザーバを適用したものである。項１のＫP は位置
ループにおける比例ゲイン、項２は速度ループにおける
伝達関数で、Ｋ1 は積分定数、Ｋ2 は比例定数である。
項７はトルクリミット手段、項３，４はモータの伝達関
数で、Ｋｔはトルク定数、Ｊはイナーシャであり、項５
は速度ｖを積分して位置θを算出する伝達関数である。
また、ＴL は外乱負荷トルクである。なお、Ｓはラプラ
ス演算子である。
【０００８】位置指令値θｒから現在位置θのフィード
バック値を減算し、その差の位置偏差ε（＝θｒ−θ）
に比例定数ＫP を乗じ、速度指令値を求め、該速度指令
値と実速度ｖとの差（速度偏差）によってＰＩ制御を行
ってトルク指令（電流指令）Ｉを求め、該トルク指令Ｉ
と設定されているトルクリミット値ＴＬを比較し、トル
ク指令Ｉの方が小さいときは、この指令をそのままトル
ク指令（電流指令）Ｉとして出力し、トルクリミット値
ＴＬの方が小さいときには、このトルクリミット値ＴＬ
をトルク指令Ｉとする。そして、そしてこのトルク指令
Ｉに基づいてモータモータ電流を制御してモータを駆動
する。モータは速度ｖで回転し、この速度ｖを積分して
位置θが求められる。
バック値を減算し、その差の位置偏差ε（＝θｒ−θ）
に比例定数ＫP を乗じ、速度指令値を求め、該速度指令
値と実速度ｖとの差（速度偏差）によってＰＩ制御を行
ってトルク指令（電流指令）Ｉを求め、該トルク指令Ｉ
と設定されているトルクリミット値ＴＬを比較し、トル
ク指令Ｉの方が小さいときは、この指令をそのままトル
ク指令（電流指令）Ｉとして出力し、トルクリミット値
ＴＬの方が小さいときには、このトルクリミット値ＴＬ
をトルク指令Ｉとする。そして、そしてこのトルク指令
Ｉに基づいてモータモータ電流を制御してモータを駆動
する。モータは速度ｖで回転し、この速度ｖを積分して
位置θが求められる。
【０００９】このようなサーボモータ制御系において、
外乱負荷トルクを推定する場合、トルク指令Ｉとモータ
速度ｖによって外乱負荷トルクを推定する外乱推定オブ
ザーバ６が図１に示すように組み込まれる。外乱推定オ
ブザーバ６の項６２，６３のＫ3 ，Ｋ4 は外乱推定オブ
ザーバのパラメータであり、項６１は実際にサーボモー
タに出力されるトルク指令としての電流値Ｉに乗じるパ
ラメータの値でモータのトルク定数の推定値Ｋt * をイ
ナーシャの推定値Ｊ* で除した値である。６４は積分項
である。
外乱負荷トルクを推定する場合、トルク指令Ｉとモータ
速度ｖによって外乱負荷トルクを推定する外乱推定オブ
ザーバ６が図１に示すように組み込まれる。外乱推定オ
ブザーバ６の項６２，６３のＫ3 ，Ｋ4 は外乱推定オブ
ザーバのパラメータであり、項６１は実際にサーボモー
タに出力されるトルク指令としての電流値Ｉに乗じるパ
ラメータの値でモータのトルク定数の推定値Ｋt * をイ
ナーシャの推定値Ｊ* で除した値である。６４は積分項
である。
【００１０】この図１のブロック図をＫt ＝Ｋt * 、Ｊ
＝Ｊ* として解析すると、 {Ｉ・Ｋt ＋ＴL }（１／Ｊ・Ｓ）＝ｖ …（１） {Ｉ・ (Ｋt ／Ｊ) ＋ (ｖ−ｖａ) Ｋ3 ＋ (ｖ−ｖａ)(Ｋ4 ／Ｓ)} (１／Ｓ) ＝ｖａ …（２） （なお、ｖａは積分項６４の出力で推定速度） 第（１）式より Ｉ＝（ｖ・Ｊ・Ｓ−ＴL ）／Ｋｔ …（３） 第（２）式に第（３）式を代入し整理すると、 （ｖ・Ｊ・Ｓ−ＴL ）／Ｊ＋（ｖ−ｖａ）Ｋ3 ＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ4 ／Ｓ）＝ｖａ・Ｓ …（４） Ｓ（ｖ−ｖａ）＋（ｖ−ｖａ）・Ｋ3 ＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ4 ／Ｓ）＝ＴL ／Ｊ …（５） 第（５）式より Ｖerr ＝（ｖ−ｖa ） ＝（ＴL ／Ｊ）［１／｛Ｓ＋Ｋ3 ＋（Ｋ4 ／Ｓ）｝ …（６） 上記第（６）式より項６３の出力Ｔd1は次の第（７）式
で示される。
＝Ｊ* として解析すると、 {Ｉ・Ｋt ＋ＴL }（１／Ｊ・Ｓ）＝ｖ …（１） {Ｉ・ (Ｋt ／Ｊ) ＋ (ｖ−ｖａ) Ｋ3 ＋ (ｖ−ｖａ)(Ｋ4 ／Ｓ)} (１／Ｓ) ＝ｖａ …（２） （なお、ｖａは積分項６４の出力で推定速度） 第（１）式より Ｉ＝（ｖ・Ｊ・Ｓ−ＴL ）／Ｋｔ …（３） 第（２）式に第（３）式を代入し整理すると、 （ｖ・Ｊ・Ｓ−ＴL ）／Ｊ＋（ｖ−ｖａ）Ｋ3 ＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ4 ／Ｓ）＝ｖａ・Ｓ …（４） Ｓ（ｖ−ｖａ）＋（ｖ−ｖａ）・Ｋ3 ＋（ｖ−ｖａ）（Ｋ4 ／Ｓ）＝ＴL ／Ｊ …（５） 第（５）式より Ｖerr ＝（ｖ−ｖa ） ＝（ＴL ／Ｊ）［１／｛Ｓ＋Ｋ3 ＋（Ｋ4 ／Ｓ）｝ …（６） 上記第（６）式より項６３の出力Ｔd1は次の第（７）式
で示される。
【００１１】 Ｔd1＝Ｖerr ・（Ｋ4 ／Ｓ） ＝（ＴL ／Ｊ）｛Ｋ4 ／（Ｓ2 ＋Ｋ3 ・Ｓ＋Ｋ4 ） …（７） 第（７）式において、パラメータＫ3 ，Ｋ4 を極が安定
するように選択すると、Ｔd1＝ＴL ／Ｊと近似すること
ができ、全外乱トルクＴL を推定することができること
を示している。そして、この全外乱トルクＴL から摩擦
トルク相当分として速度Ｖに比例する値（ｋ・ｖ）を減
じて、更に、項６５でパラメータＪ* ／Ｋt * （Ｊ* は
イナーシャ推定値，Ｋt * はトルク定数の推定値）を乗
じて、推定外乱負荷トルクＴd2を求める。そして、この
推定された外乱負荷トルクＴd2と予め設定されている警
告レベルの負荷トルクＴｓ及びアラームレベルの負荷ト
ルクＴａを比較し、推定外乱負荷トルクＴd2が警告レベ
ルＴｓ越えるとトルクリミット値ＴＬを減少させ、さら
に、推定外乱負荷トルクＴd2がアラームレベルＴａを越
えるとトルクリミット値ＴＬを「０」にしてサーボモー
タの出力トルクを「０」にして動作（加工）を停止す
る。
するように選択すると、Ｔd1＝ＴL ／Ｊと近似すること
ができ、全外乱トルクＴL を推定することができること
を示している。そして、この全外乱トルクＴL から摩擦
トルク相当分として速度Ｖに比例する値（ｋ・ｖ）を減
じて、更に、項６５でパラメータＪ* ／Ｋt * （Ｊ* は
イナーシャ推定値，Ｋt * はトルク定数の推定値）を乗
じて、推定外乱負荷トルクＴd2を求める。そして、この
推定された外乱負荷トルクＴd2と予め設定されている警
告レベルの負荷トルクＴｓ及びアラームレベルの負荷ト
ルクＴａを比較し、推定外乱負荷トルクＴd2が警告レベ
ルＴｓ越えるとトルクリミット値ＴＬを減少させ、さら
に、推定外乱負荷トルクＴd2がアラームレベルＴａを越
えるとトルクリミット値ＴＬを「０」にしてサーボモー
タの出力トルクを「０」にして動作（加工）を停止す
る。
【００１２】図２は本発明の方法を実施するサーボモー
タ制御系の要部ブロック図で、１０は工作機械を制御す
る数値制御装置で、該数値制御装置から移動指令，各種
制御信号が共有メモリ１１を介してディジタルサーボ回
路１２に出力される。ディジタルサーボ回路１２は、プ
ロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、位置、速度等
のサーボ制御をディジタル的に制御し、トランジスタイ
ンバータ等で構成されるサーボアンプ１３を介して各軸
のサーボモータ１４を制御するものである。また、１５
は位置、速度を検出する位置速度検出器でサーボモータ
のモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等で構成さ
れ、ディジタルサーボ回路１２に位置、速度フィードバ
ック信号を出力している。なお、これらの構成は、従来
から公知のディジタルサーボ回路の構成と同一である。
タ制御系の要部ブロック図で、１０は工作機械を制御す
る数値制御装置で、該数値制御装置から移動指令，各種
制御信号が共有メモリ１１を介してディジタルサーボ回
路１２に出力される。ディジタルサーボ回路１２は、プ
ロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、位置、速度等
のサーボ制御をディジタル的に制御し、トランジスタイ
ンバータ等で構成されるサーボアンプ１３を介して各軸
のサーボモータ１４を制御するものである。また、１５
は位置、速度を検出する位置速度検出器でサーボモータ
のモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等で構成さ
れ、ディジタルサーボ回路１２に位置、速度フィードバ
ック信号を出力している。なお、これらの構成は、従来
から公知のディジタルサーボ回路の構成と同一である。
【００１３】次に、本実施例の動作を説明する。なお、
予め、オブザーバを構成する定数Ｋ3 、Ｋ4 、トルク定
数推定値Ｋt *、イナーシャ推定値Ｊ* ，推定摩擦トル
クの係数ｋ，アラームレベルの負荷トルク値Ｔａ、初期
の警告レベルの負荷トルク値Ｔｓをディジタルサーボ回
路１２内に設定しておく。
予め、オブザーバを構成する定数Ｋ3 、Ｋ4 、トルク定
数推定値Ｋt *、イナーシャ推定値Ｊ* ，推定摩擦トル
クの係数ｋ，アラームレベルの負荷トルク値Ｔａ、初期
の警告レベルの負荷トルク値Ｔｓをディジタルサーボ回
路１２内に設定しておく。
【００１４】図３は、ディジタルサーボ回路３のプロセ
ッサが速度ループ処理周期毎に実施する速度ループ処理
及び上記外乱推定オブザーバの処理のフローチャートで
あり、加工が開始されると、ディジタルサーボ回路１２
のプロセッサは速度ループ処理周期毎にこの処理を実行
する。
ッサが速度ループ処理周期毎に実施する速度ループ処理
及び上記外乱推定オブザーバの処理のフローチャートで
あり、加工が開始されると、ディジタルサーボ回路１２
のプロセッサは速度ループ処理周期毎にこの処理を実行
する。
【００１５】まず、位置ループ処理によって求められた
速度指令Ｖcmd と位置速度検出器１５からフィードバッ
クされるサーボモータの実速度である速度フィードバッ
ク値ｖを読み（ステップＳ１）、この速度指令Ｖcmd と
速度フィードバック値ｖより従来と同様に速度ループ処
理を行いトルク指令Ｉを求る（ステップＳ２）。求めら
れたトルク指令Ｉと設定されているトルクリミットチＴ
Ｌと比較し（ステップＳ３）、トルク指令値Ｉが大きい
時は、トルクリミット値ＴＬを電流ループに対するトル
ク指令Ｉとして（ステップＳ４）電流ループに引き渡す
（ステップＳ５）。また、ステップＳ２で求めたトルク
指令値Ｉの方が小さいときには、電流ループに対するト
ルク指令ＩをステップＳ２で求めたトルク指令Ｉとする
（ステップＳ５）。そして、外乱推定オブザーバの処理
を開始する。ステップＳ１で読み取った速度フィードバ
ック値ｖからレジスタＲ（ｖａ）に記憶する推定速度ｖ
ａを減じて実速度と推定速度の差Ｖerr を求める（ステ
ップＳ６）。更に、該差Ｖerr に設定定数Ｋ4 を乗じた
値を全外乱推定値Ｔd1を記憶するアキュムレータに加算
し当該周期における全外乱推定値Ｔd1を求める（ステッ
プＳ７）。すなわち、ステップＳ７の処理は図１におけ
る要素６３の処理である。
速度指令Ｖcmd と位置速度検出器１５からフィードバッ
クされるサーボモータの実速度である速度フィードバッ
ク値ｖを読み（ステップＳ１）、この速度指令Ｖcmd と
速度フィードバック値ｖより従来と同様に速度ループ処
理を行いトルク指令Ｉを求る（ステップＳ２）。求めら
れたトルク指令Ｉと設定されているトルクリミットチＴ
Ｌと比較し（ステップＳ３）、トルク指令値Ｉが大きい
時は、トルクリミット値ＴＬを電流ループに対するトル
ク指令Ｉとして（ステップＳ４）電流ループに引き渡す
（ステップＳ５）。また、ステップＳ２で求めたトルク
指令値Ｉの方が小さいときには、電流ループに対するト
ルク指令ＩをステップＳ２で求めたトルク指令Ｉとする
（ステップＳ５）。そして、外乱推定オブザーバの処理
を開始する。ステップＳ１で読み取った速度フィードバ
ック値ｖからレジスタＲ（ｖａ）に記憶する推定速度ｖ
ａを減じて実速度と推定速度の差Ｖerr を求める（ステ
ップＳ６）。更に、該差Ｖerr に設定定数Ｋ4 を乗じた
値を全外乱推定値Ｔd1を記憶するアキュムレータに加算
し当該周期における全外乱推定値Ｔd1を求める（ステッ
プＳ７）。すなわち、ステップＳ７の処理は図１におけ
る要素６３の処理である。
【００１６】次に、推定速度ｖａを記憶するレジスタＲ
（ｖａ）にステップＳ７で求めた全外乱推定値Ｔd1を加
算すると共にステップＳ６で求めた差Ｖerr に定数Ｋ3
を乗じた値を加算し、更に、レジスタＲ（Ｉ）に記憶す
る前周期で読み込んだトルク指令（電流ループに対して
出力された電流指令）Ｉに推定トルク定数と推定イナー
シャの比（Ｋt * ／Ｊ* ）を乗じた値を加算し当該周期
の速度推定値ｖａを求め、レジスタＲ（ｖａ）に格納す
る（ステップＳ８）。すなわち、ステップＳ８の処理
は、図１における要素６１及び要素６４等の処理によっ
て推定速度ｖａを求める処理である。
（ｖａ）にステップＳ７で求めた全外乱推定値Ｔd1を加
算すると共にステップＳ６で求めた差Ｖerr に定数Ｋ3
を乗じた値を加算し、更に、レジスタＲ（Ｉ）に記憶す
る前周期で読み込んだトルク指令（電流ループに対して
出力された電流指令）Ｉに推定トルク定数と推定イナー
シャの比（Ｋt * ／Ｊ* ）を乗じた値を加算し当該周期
の速度推定値ｖａを求め、レジスタＲ（ｖａ）に格納す
る（ステップＳ８）。すなわち、ステップＳ８の処理
は、図１における要素６１及び要素６４等の処理によっ
て推定速度ｖａを求める処理である。
【００１７】次に、ステップＳ２若しくはステップＳ４
で求めたトルク指令値Ｉ（ステップＳ５で電流ループに
引き渡すトルク指令Ｉ）をレジスタＲ（Ｉ）を格納し
（ステップＳ９）、ステップＳ７で求めた全外乱推定値
Ｔd1から速度に比例する摩擦トルクｋ・ｖを減じた値に
推定イナーシャと推定トルク定数の比（Ｊ* ／Ｋt * ）
を乗じて摩擦トルクを除去した推定外乱負荷トルクＴd2
を求める（ステップＳ１０）。すなわち、全推定外乱値
Ｔd1、設定係数ｋ、及びステップＳ１で読み込んだ速度
フィードバック値Ｖ、推定イナーシャと推定トルク定数
の比（Ｊ* ／Ｋt* ）より、次の演算を行って推定外乱
負荷トルクＴd2を求める。
で求めたトルク指令値Ｉ（ステップＳ５で電流ループに
引き渡すトルク指令Ｉ）をレジスタＲ（Ｉ）を格納し
（ステップＳ９）、ステップＳ７で求めた全外乱推定値
Ｔd1から速度に比例する摩擦トルクｋ・ｖを減じた値に
推定イナーシャと推定トルク定数の比（Ｊ* ／Ｋt * ）
を乗じて摩擦トルクを除去した推定外乱負荷トルクＴd2
を求める（ステップＳ１０）。すなわち、全推定外乱値
Ｔd1、設定係数ｋ、及びステップＳ１で読み込んだ速度
フィードバック値Ｖ、推定イナーシャと推定トルク定数
の比（Ｊ* ／Ｋt* ）より、次の演算を行って推定外乱
負荷トルクＴd2を求める。
【００１８】Ｔd2＝（Ｊ* ／Ｋt * ）（Ｔd1−ｋ・ｖ） こうして求められた推定外乱負荷トルクＴd2を共有メモ
リ１１に書き込み（ステップＳ１１）、当該速度ループ
の処理を終了する。以下、速度ループ処理周期毎上記処
理が実行され、時々刻々変化する推定外乱負荷トルクＴ
d2が共有メモリ１１に書き込まれることになる。一方、
数値制御装置１０内のシーケンス制御を実行するＰＭＣ
（プログラマブル・マシンコントローラ）用プロセッサ
は、所定周期（上記速度ループ処理周期より長い）毎、
図４に示す処理を実行する。
リ１１に書き込み（ステップＳ１１）、当該速度ループ
の処理を終了する。以下、速度ループ処理周期毎上記処
理が実行され、時々刻々変化する推定外乱負荷トルクＴ
d2が共有メモリ１１に書き込まれることになる。一方、
数値制御装置１０内のシーケンス制御を実行するＰＭＣ
（プログラマブル・マシンコントローラ）用プロセッサ
は、所定周期（上記速度ループ処理周期より長い）毎、
図４に示す処理を実行する。
【００１９】まず、共有メモリ１１より推定外乱負荷ト
ルクＴd2を読み取り（ステップＡ１）、該推定外乱負荷
トルクＴd2の絶対値が設定されたアラームレベルＴａを
越えているか否か判断し（ステップＡ２）、越えていな
ければ、次に、該推定外乱負荷トルクＴd2の絶対値が、
上記アラームレベルＴａより小さい設定されている警告
レベルＴｓを越えているか否か判断し（ステップＡ
３）、この警告レベルＴｓよりも小さいと、後述するト
ルクリミット値の変更処理は行わず当該周期の処理を終
了する。一方、推定外乱負荷トルクＴd2の絶対値がアラ
ームレベルＴａより小さく警告レベルＴｓより大きい場
合には（ステップＡ２，Ａ３）、トルクリミット値ＴＬ
より設定量ΔＴ減算し、この減算された値を新たなトル
クリミット値ＴＬとし（ステップＡ４）当該周期の処理
を終了する。そのため、以後は、ステップＳ３の判断処
理で使用されるトルクリミット値ＴＬはこの新たなトル
クリミット値ＴＬが使用される。このように、推定外乱
負荷トルクＴd2の絶対値がアラームレベルＴａより小さ
く警告レベルＴｓより大きい場合には各周期ごと、トル
クリミット値ＴＬがΔＴづつ小さくなり、ステップＳ
３，さらにはステップＳ４の処理によってサーボモータ
へ出力されるトルク指令Ｉの値は小さくなり、サーボモ
ータの出力トルクは小さくなり、工具等の機械やワーク
に加わる力は小さく抑えられる。
ルクＴd2を読み取り（ステップＡ１）、該推定外乱負荷
トルクＴd2の絶対値が設定されたアラームレベルＴａを
越えているか否か判断し（ステップＡ２）、越えていな
ければ、次に、該推定外乱負荷トルクＴd2の絶対値が、
上記アラームレベルＴａより小さい設定されている警告
レベルＴｓを越えているか否か判断し（ステップＡ
３）、この警告レベルＴｓよりも小さいと、後述するト
ルクリミット値の変更処理は行わず当該周期の処理を終
了する。一方、推定外乱負荷トルクＴd2の絶対値がアラ
ームレベルＴａより小さく警告レベルＴｓより大きい場
合には（ステップＡ２，Ａ３）、トルクリミット値ＴＬ
より設定量ΔＴ減算し、この減算された値を新たなトル
クリミット値ＴＬとし（ステップＡ４）当該周期の処理
を終了する。そのため、以後は、ステップＳ３の判断処
理で使用されるトルクリミット値ＴＬはこの新たなトル
クリミット値ＴＬが使用される。このように、推定外乱
負荷トルクＴd2の絶対値がアラームレベルＴａより小さ
く警告レベルＴｓより大きい場合には各周期ごと、トル
クリミット値ＴＬがΔＴづつ小さくなり、ステップＳ
３，さらにはステップＳ４の処理によってサーボモータ
へ出力されるトルク指令Ｉの値は小さくなり、サーボモ
ータの出力トルクは小さくなり、工具等の機械やワーク
に加わる力は小さく抑えられる。
【００２０】一方、推定外乱負荷トルクＴd2の絶対値が
アラームレベルＴａを越えた場合には（負荷トルクＴd2
は推定値であるから、アラームレベルＴａを越える場合
が生じる）、トルクリミット値ＴＬを「０」にし、アラ
ームを出力する（ステップＳＡ５，Ａ６）。トルクリミ
ット値ＴＬが「０」にされることによって、ステップＳ
４の処理により、電流ループへ出力される電流指令Ｉは
「０」となり、サーボモータはその出力トルクを「０」
とし、機械の動作は停止する。
アラームレベルＴａを越えた場合には（負荷トルクＴd2
は推定値であるから、アラームレベルＴａを越える場合
が生じる）、トルクリミット値ＴＬを「０」にし、アラ
ームを出力する（ステップＳＡ５，Ａ６）。トルクリミ
ット値ＴＬが「０」にされることによって、ステップＳ
４の処理により、電流ループへ出力される電流指令Ｉは
「０」となり、サーボモータはその出力トルクを「０」
とし、機械の動作は停止する。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、外乱推定オブザーバによって
工作機械の送り軸等を駆動するモータに加わる負荷を推
定して、該推定負荷が警告レベルを越えていると順次サ
ーボモータの出力を制限するトルクリミット値を減少さ
せるから、サーボモータで駆動される被駆動体と他の物
体への衝突により、若しくは、サーボモータで駆動され
る工具等のワークへの抑えすぎにより工具や機械、さら
にはワーク等を破損させることはない。
工作機械の送り軸等を駆動するモータに加わる負荷を推
定して、該推定負荷が警告レベルを越えていると順次サ
ーボモータの出力を制限するトルクリミット値を減少さ
せるから、サーボモータで駆動される被駆動体と他の物
体への衝突により、若しくは、サーボモータで駆動され
る工具等のワークへの抑えすぎにより工具や機械、さら
にはワーク等を破損させることはない。
【図１】モータの制御系と外乱推定オブザーバのブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図２】本発明の一実施例を実施する工作機械の制御系
の要部ブロック図である。
の要部ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例における速度ループ処理周期
毎の速度ループ処理および外乱推定オブザーバの処理の
フローチャートである。
毎の速度ループ処理および外乱推定オブザーバの処理の
フローチャートである。
【図４】同実施例における数値制御装置が実行するトル
クリミット値変更処理のフローチャートである。
クリミット値変更処理のフローチャートである。
６ 外乱推定オブザーバ １０ 数値制御装置（ＣＮＣ） １１ 共有メモリ １２ ディジタルサーボ回路 １３ サーボアンプ １４ サーボモータ １５ 位置・速度検出器
Claims (4)
- 【請求項１】 工作機械の送り軸等の被駆動体を駆動す
るサーボモータのトルクリミット制御方法において、外
乱推定オブザーバによって外乱負荷トルクを推定し、該
推定外乱負荷トルクが設定警告レベル以上に達すると、
上記サーボモータの出力トルクを制限するトルクリミッ
ト値を減少させる異常負荷時のトルクリミット変更方
法。 - 【請求項２】 上記外乱推定オブザーバはモータに指令
されるトルク指令値とモータの実速度から外乱負荷トル
クを推定する請求項１記載の異常負荷時のトルクリミッ
ト変更方法。 - 【請求項３】 設定周期毎、上記推定外乱負荷トルクを
検出し、設定警告レベル以上であると、設定量トルクリ
ミット値を減少させる請求項１または請求項２記載の異
常負荷時のトルクリミット変更方法。 - 【請求項４】 上記推定外乱負荷トルクが上記警報レベ
ルより大きいアラームレベルを越えると上記トルクリミ
ット値を「０」にする請求項１，請求項２又は請求項３
記載の異常負荷時のトルクリミット変更方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098413A JPH06292379A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 異常負荷時のトルクリミット変更方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098413A JPH06292379A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 異常負荷時のトルクリミット変更方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06292379A true JPH06292379A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=14219144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5098413A Pending JPH06292379A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 異常負荷時のトルクリミット変更方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06292379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016153155A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | ファナック株式会社 | ロボットを退避動作させる人間協調ロボットシステム |
| JP2016153156A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | ファナック株式会社 | 外力に応じてロボットを退避動作させる人間協調ロボットシステム |
| US9625898B2 (en) | 2014-03-31 | 2017-04-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Feedback control system having servomechanism monitoring system and methods of monitoring servomechanisms |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP5098413A patent/JPH06292379A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9625898B2 (en) | 2014-03-31 | 2017-04-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Feedback control system having servomechanism monitoring system and methods of monitoring servomechanisms |
| JP2016153155A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | ファナック株式会社 | ロボットを退避動作させる人間協調ロボットシステム |
| JP2016153156A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | ファナック株式会社 | 外力に応じてロボットを退避動作させる人間協調ロボットシステム |
| US9737989B2 (en) | 2015-02-20 | 2017-08-22 | Fanuc Corporation | Human cooperation robot system in which robot is caused to perform retreat operation |
| US9827681B2 (en) | 2015-02-20 | 2017-11-28 | Fanuc Corporation | Human cooperation robot system in which robot is caused to perform retreat operation depending on external force |
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