JPH0993795A - サーボモータの過負荷監視方法 - Google Patents
サーボモータの過負荷監視方法Info
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- JPH0993795A JPH0993795A JP7266157A JP26615795A JPH0993795A JP H0993795 A JPH0993795 A JP H0993795A JP 7266157 A JP7266157 A JP 7266157A JP 26615795 A JP26615795 A JP 26615795A JP H0993795 A JPH0993795 A JP H0993795A
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- alarm
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボモータの過負荷監視方法において、中
時間での保護特性を緩和して、機器の特性を充分に発揮
する。 【解決手段】 サーボモータを備えた制御系において、
サーボモータの測定電流を用いて推測した発熱量により
熱シミュレーションを行い、制御系の温度特性を推測
し、過負荷を判定するアラーム特性と比較することによ
ってサーボモータの過負荷を監視する方法において、過
負荷と判定する条件を緩和してアラーム特性を設定し、
測定電流に重み付けを行い、重み付けした電流を用いて
温度特性を求め、求めた温度特性と緩和したアラーム特
性とを比較してサーボモータの過負荷監視を行う。
時間での保護特性を緩和して、機器の特性を充分に発揮
する。 【解決手段】 サーボモータを備えた制御系において、
サーボモータの測定電流を用いて推測した発熱量により
熱シミュレーションを行い、制御系の温度特性を推測
し、過負荷を判定するアラーム特性と比較することによ
ってサーボモータの過負荷を監視する方法において、過
負荷と判定する条件を緩和してアラーム特性を設定し、
測定電流に重み付けを行い、重み付けした電流を用いて
温度特性を求め、求めた温度特性と緩和したアラーム特
性とを比較してサーボモータの過負荷監視を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータの制
御に関し、特にサーボモータにおける過負荷状態を監視
する方法に関する。
御に関し、特にサーボモータにおける過負荷状態を監視
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーボモータを用いて工作機械の送り軸
やロボットのアーム等の制御を行う場合、モータへの過
負荷によって巻線が焼損したり、アンプが破壊される虞
がある。このような過負荷による損傷を防止するため
に、従来、ソフト的に熱シミュレーションを行い、アラ
ームを発生させる方法が知られている。
やロボットのアーム等の制御を行う場合、モータへの過
負荷によって巻線が焼損したり、アンプが破壊される虞
がある。このような過負荷による損傷を防止するため
に、従来、ソフト的に熱シミュレーションを行い、アラ
ームを発生させる方法が知られている。
【０００３】図１０は、サーボモータを用いた工作機械
の送り軸やロボットのアーム等のサーボ系における熱モ
デルである。熱モデルは、図１０に示すように、供給さ
れる電流Ｉによりサーボモータ等の発熱体である発熱源
Ｈと、サーボ系内の発熱体に蓄積することができる熱量
を表す熱容量Ｃと、外界に対する放熱の程度を表す放熱
抵抗Ｒの並列モデルとして表すことができる。
の送り軸やロボットのアーム等のサーボ系における熱モ
デルである。熱モデルは、図１０に示すように、供給さ
れる電流Ｉによりサーボモータ等の発熱体である発熱源
Ｈと、サーボ系内の発熱体に蓄積することができる熱量
を表す熱容量Ｃと、外界に対する放熱の程度を表す放熱
抵抗Ｒの並列モデルとして表すことができる。
【０００４】以下、図１２の熱モデルの温度θのアラー
ム特性を定めるためのフローチャートに従って説明す
る。この熱モデルにおける温度をθとすると、温度θは
以下に示すような熱シミュレーションの微分方程式で表
すことができる。 Ｃ・ｄθ（ｔ）／ｄｔ＝−θ（ｔ）／Ｒ＋Ｋ・Ｉ（ｔ）2 …（１） なお、式（１）において、θ／Ｒは外界に放出される熱
量を表しており、Ｋは比例定数である。
ム特性を定めるためのフローチャートに従って説明す
る。この熱モデルにおける温度をθとすると、温度θは
以下に示すような熱シミュレーションの微分方程式で表
すことができる。 Ｃ・ｄθ（ｔ）／ｄｔ＝−θ（ｔ）／Ｒ＋Ｋ・Ｉ（ｔ）2 …（１） なお、式（１）において、θ／Ｒは外界に放出される熱
量を表しており、Ｋは比例定数である。
【０００５】式（１）の微分方程式について解くと、θ
（ｔ）は以下の式（２）で表される。 θ（ｔ）＝Ｒ・｛１−exp （−Ｔｓ／ＣＲ）｝・Ｋ・Ｉ（ｔ）2 …（２） なお、Ｔｓはサンプリング時間である。式（２）を離散
系で表すと以下の式（３）となる。 θ（ｎ＋１）＝Ｋ１・θ（ｎ）＋Ｋ２・Ｉ（ｔ）2 …（３） ここで、定数Ｋ１およびＫ２はそれぞれ以下の式
（４），（５）で表される（ステップＳ３１）。 Ｋ１＝exp （−Ｔｓ／ＣＲ） …（４） Ｋ２＝Ｒ・Ｋ・｛１−exp （−Ｔｓ／ＣＲ）｝ …（５） 熱シミュレーションによる過負荷の監視は、サーボ系に
加える電流Ｉの大きさと印加時間ｔの長さに応じて、温
度θが設定したアラームレベルを超えるか否かを判定す
ることにより行うことができ、このアラームレベルは、
例えば、以下の２つの条件により設定することができ
る。
（ｔ）は以下の式（２）で表される。 θ（ｔ）＝Ｒ・｛１−exp （−Ｔｓ／ＣＲ）｝・Ｋ・Ｉ（ｔ）2 …（２） なお、Ｔｓはサンプリング時間である。式（２）を離散
系で表すと以下の式（３）となる。 θ（ｎ＋１）＝Ｋ１・θ（ｎ）＋Ｋ２・Ｉ（ｔ）2 …（３） ここで、定数Ｋ１およびＫ２はそれぞれ以下の式
（４），（５）で表される（ステップＳ３１）。 Ｋ１＝exp （−Ｔｓ／ＣＲ） …（４） Ｋ２＝Ｒ・Ｋ・｛１−exp （−Ｔｓ／ＣＲ）｝ …（５） 熱シミュレーションによる過負荷の監視は、サーボ系に
加える電流Ｉの大きさと印加時間ｔの長さに応じて、温
度θが設定したアラームレベルを超えるか否かを判定す
ることにより行うことができ、このアラームレベルは、
例えば、以下の２つの条件により設定することができ
る。
【０００６】第１の設定条件は、ある電流が熱モデルが
安定となる時間に対して充分に長時間流れ続けた場合で
も焼損が発生しない長時間保護条件であり、第２の設定
条件は、最大電流が流れた場合でも機器に破損しない短
時間保護条件である。図１１は温度θのアラームレベル
の設定を説明するための図である。
安定となる時間に対して充分に長時間流れ続けた場合で
も焼損が発生しない長時間保護条件であり、第２の設定
条件は、最大電流が流れた場合でも機器に破損しない短
時間保護条件である。図１１は温度θのアラームレベル
の設定を説明するための図である。
【０００７】式（３）の熱シミュレーションの基本式に
ついて、電流Ｉが一定値として漸化式を解くと以下の式
（６）となる。 θ（ｎ）＝Ｋ・Ｉ2 ・（１−Ｋ１n ） …（６） ここで、θ（ｎ）の飽和値は θ（∞）＝Ｋ・Ｉ2 …（７） であり、前記第１の設定条件の長時間保護条件から、電
流が長時間流れた場合にアラームを発生する電流レベル
をＩ∞とすると、この温度θのアラームレベルθ∞は θ∞＝Ｋ・Ｉ∞2 …（８） となる。なお、長時間流すことができる電流は、定格電
流に所定の係数を乗算して定めることができる。図１１
の設定条件１は、この長時間保護条件を示している（ス
テップＳ３２）。
ついて、電流Ｉが一定値として漸化式を解くと以下の式
（６）となる。 θ（ｎ）＝Ｋ・Ｉ2 ・（１−Ｋ１n ） …（６） ここで、θ（ｎ）の飽和値は θ（∞）＝Ｋ・Ｉ2 …（７） であり、前記第１の設定条件の長時間保護条件から、電
流が長時間流れた場合にアラームを発生する電流レベル
をＩ∞とすると、この温度θのアラームレベルθ∞は θ∞＝Ｋ・Ｉ∞2 …（８） となる。なお、長時間流すことができる電流は、定格電
流に所定の係数を乗算して定めることができる。図１１
の設定条件１は、この長時間保護条件を示している（ス
テップＳ３２）。
【０００８】また、最大電流Ｉmax が最大電流時間ｔma
x 流れるとアラームを発生する第２の設定条件の短時間
保護条件を式（６）に適用すると（ステップＳ３３）、
x 流れるとアラームを発生する第２の設定条件の短時間
保護条件を式（６）に適用すると（ステップＳ３３）、
【０００９】
【数１】 となり、この式（９）を１／ＣＲについて解くと、以下
の式（１０）となる。 １／ＣＲ＝（−１／ｔmax ）・ｌｎ｛１−（Ｉ∞／Ｉmax ）2 ｝ …（１０） なお、ｌｎは自然対数である。図１１の設定条件２は、
この短時間保護条件を示している（ステップＳ３４）。
の式（１０）となる。 １／ＣＲ＝（−１／ｔmax ）・ｌｎ｛１−（Ｉ∞／Ｉmax ）2 ｝ …（１０） なお、ｌｎは自然対数である。図１１の設定条件２は、
この短時間保護条件を示している（ステップＳ３４）。
【００１０】したがって、式（１０）の１／ＣＲを式
（４）に適用することによって定数Ｋ１を定めることが
でき、また、Ｒ・Ｋを任意の値にとり１／ＣＲを式
（５）に適用することによって定数Ｋ２を定めることが
できる。これによって、アラームレベルθ∞をＫ・Ｉ∞
2 とする温度θは図１１中の実線となり、アラーム領域
は斜線部分により表される（ステップＳ３５）。
（４）に適用することによって定数Ｋ１を定めることが
でき、また、Ｒ・Ｋを任意の値にとり１／ＣＲを式
（５）に適用することによって定数Ｋ２を定めることが
できる。これによって、アラームレベルθ∞をＫ・Ｉ∞
2 とする温度θは図１１中の実線となり、アラーム領域
は斜線部分により表される（ステップＳ３５）。
【００１１】図８は、従来の過負荷監視方法において、
設定条件１として長時間流せる電流を９Ａとし、設定条
件２として最大電流Ｉmax を４０Ａとし最大電流時間ｔ
maxを３秒とした場合の温度θのアラーム特性を示して
いる。
設定条件１として長時間流せる電流を９Ａとし、設定条
件２として最大電流Ｉmax を４０Ａとし最大電流時間ｔ
maxを３秒とした場合の温度θのアラーム特性を示して
いる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーボモータの過負荷監視方法では、過負荷の監視レベ
ルが厳しく、過保護な過負荷監視となり、保護すべき機
器の特性を充分に発揮することができないという問題点
がある。
サーボモータの過負荷監視方法では、過負荷の監視レベ
ルが厳しく、過保護な過負荷監視となり、保護すべき機
器の特性を充分に発揮することができないという問題点
がある。
【００１３】図８に示すアラーム特性において、例えば
電流が２０Ａの場合には１３秒程度でアラームとなる。
これに対して、実際の系では、３０秒程度の間電流が流
れても機器が破壊しないことが知られている。
電流が２０Ａの場合には１３秒程度でアラームとなる。
これに対して、実際の系では、３０秒程度の間電流が流
れても機器が破壊しないことが知られている。
【００１４】従来の過負荷監視方法におけるアラーム特
性は、前記した長時間保護条件と短時間保護条件に２つ
の条件によって一意に定まるが、２つの保護条件の中間
の中時間では実際の必要とされる保護特性よりも厳しい
条件となり、機器に損傷が生じない電流および時間であ
ってもアラームとなり、機器の持つ特性を充分に発揮す
ることができない。
性は、前記した長時間保護条件と短時間保護条件に２つ
の条件によって一意に定まるが、２つの保護条件の中間
の中時間では実際の必要とされる保護特性よりも厳しい
条件となり、機器に損傷が生じない電流および時間であ
ってもアラームとなり、機器の持つ特性を充分に発揮す
ることができない。
【００１５】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決して、中時間での保護特性を緩和して、機器の特性
を充分に発揮することができるサーボモータの過負荷監
視方法を提供することを目的とする。
解決して、中時間での保護特性を緩和して、機器の特性
を充分に発揮することができるサーボモータの過負荷監
視方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サーボモータ
を備えた制御系において、サーボモータの測定電流を用
いて推測した発熱量により熱シミュレーションを行い、
制御系の温度特性を推測し、過負荷を判定するアラーム
特性と比較することによってサーボモータの過負荷を監
視する方法において、過負荷と判定する条件を緩和して
アラーム特性を設定し、測定電流に重み付けを行い、重
み付けした電流を用いて温度特性を求め、求めた温度特
性と緩和したアラーム特性とを比較してサーボモータの
過負荷監視を行う。
を備えた制御系において、サーボモータの測定電流を用
いて推測した発熱量により熱シミュレーションを行い、
制御系の温度特性を推測し、過負荷を判定するアラーム
特性と比較することによってサーボモータの過負荷を監
視する方法において、過負荷と判定する条件を緩和して
アラーム特性を設定し、測定電流に重み付けを行い、重
み付けした電流を用いて温度特性を求め、求めた温度特
性と緩和したアラーム特性とを比較してサーボモータの
過負荷監視を行う。
【００１７】この電流の重み付けを、所定値以上の電流
に適応して、実際よりも過大評価した電流値とすること
によって、緩和したアラーム特性に対して、所定のアラ
ーム条件を満足した過負荷判定を行うことができる。
に適応して、実際よりも過大評価した電流値とすること
によって、緩和したアラーム特性に対して、所定のアラ
ーム条件を満足した過負荷判定を行うことができる。
【００１８】また、サーボモータを備えた制御系におい
て、サーボモータの実電流を用いて推測した発熱量によ
り熱シミュレーションを行い、制御系の温度特性を推測
し、短時間保護条件と長時間保護条件により設定される
過負荷を判定するためのアラーム特性と前記温度特性と
を比較することによってサーボモータの過負荷を監視す
る方法において、アラーム特性を設定する短時間保護条
件を緩和して設定し、短時間における電流に重み付けを
行うことによって、緩和前の短時間保護条件を満たすと
ともに、中時間におけるアラーム特性を緩和したサーボ
モータの過負荷監視を行うことができる。
て、サーボモータの実電流を用いて推測した発熱量によ
り熱シミュレーションを行い、制御系の温度特性を推測
し、短時間保護条件と長時間保護条件により設定される
過負荷を判定するためのアラーム特性と前記温度特性と
を比較することによってサーボモータの過負荷を監視す
る方法において、アラーム特性を設定する短時間保護条
件を緩和して設定し、短時間における電流に重み付けを
行うことによって、緩和前の短時間保護条件を満たすと
ともに、中時間におけるアラーム特性を緩和したサーボ
モータの過負荷監視を行うことができる。
【００１９】本発明のサーボモータの過負荷監視方法に
おいて、アラーム特性は短時間保護条件と長時間保護条
件により一意に定まるため、中時間での保護条件によっ
てアラーム特性を設定することができない。そこで、本
発明では、例えば短時間保護条件を緩和することによっ
て、中時間での保護条件を緩和したアラーム特性を設定
する。このアラーム特性では、短時間での保護条件を緩
和しているため、短時間での保護条件を満足することが
困難となる。そのため、本発明ではこの短時間での保護
条件を満足するために、短時間における電流に重み付け
を行うことによって、実際の測定電流よりも過大評価し
た電流値によって温度特性を求めることによって、短時
間保護条件を満足した過負荷の判定を行う。
おいて、アラーム特性は短時間保護条件と長時間保護条
件により一意に定まるため、中時間での保護条件によっ
てアラーム特性を設定することができない。そこで、本
発明では、例えば短時間保護条件を緩和することによっ
て、中時間での保護条件を緩和したアラーム特性を設定
する。このアラーム特性では、短時間での保護条件を緩
和しているため、短時間での保護条件を満足することが
困難となる。そのため、本発明ではこの短時間での保護
条件を満足するために、短時間における電流に重み付け
を行うことによって、実際の測定電流よりも過大評価し
た電流値によって温度特性を求めることによって、短時
間保護条件を満足した過負荷の判定を行う。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のサーボモ
ータの過負荷監視方法の概略の手順を説明するためのフ
ローチャートである。図１のフローチャートにおいて、
ソフト的に熱シミュレーションを行ってサーボモータの
過負荷監視し、過負荷の場合にアラームを発生させるた
めに、はじめに、サーボモータを用いた工作機械の送り
軸やロボットのアーム等のサーボ系における熱モデルを
形成する。この熱モデルは、前記図１０に示した熱モデ
ルを使用することができる。以下、前記した図１０の熱
モデルを用いて説明するため、図１０の説明は省略する
（ステップＳ１）。
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のサーボモ
ータの過負荷監視方法の概略の手順を説明するためのフ
ローチャートである。図１のフローチャートにおいて、
ソフト的に熱シミュレーションを行ってサーボモータの
過負荷監視し、過負荷の場合にアラームを発生させるた
めに、はじめに、サーボモータを用いた工作機械の送り
軸やロボットのアーム等のサーボ系における熱モデルを
形成する。この熱モデルは、前記図１０に示した熱モデ
ルを使用することができる。以下、前記した図１０の熱
モデルを用いて説明するため、図１０の説明は省略する
（ステップＳ１）。
【００２１】この熱モデルを使用してアラーム条件を設
定し（ステップＳ２）、このアラーム条件を満足するア
ラーム特性を求めておく（ステップＳ３）。前記ステッ
プＳ３によりあらかじめアラーム特性を求めた後、各サ
ンプリング時間Ｔｓ毎に以下のステップＳ４からステッ
プＳ７の工程を行って過負荷判定を行う。
定し（ステップＳ２）、このアラーム条件を満足するア
ラーム特性を求めておく（ステップＳ３）。前記ステッ
プＳ３によりあらかじめアラーム特性を求めた後、各サ
ンプリング時間Ｔｓ毎に以下のステップＳ４からステッ
プＳ７の工程を行って過負荷判定を行う。
【００２２】ステップＳ４において測定電流に重み付け
を行い、重み付けを行った特性電流を用い温度θを求め
（ステップＳ５）、求めた温度θとアラームレベルとの
比較を行い（ステップＳ６）、温度θがアラームレベル
を超えた場合にアラームを発生する（ステップＳ７）。
を行い、重み付けを行った特性電流を用い温度θを求め
（ステップＳ５）、求めた温度θとアラームレベルとの
比較を行い（ステップＳ６）、温度θがアラームレベル
を超えた場合にアラームを発生する（ステップＳ７）。
【００２３】次に、前記ステップＳ１からステップＳ３
のアラーム特性を求める手順を、図２のフローチャー
ト、図３および図４のアラーム特性図を用いて説明し、
アラーム特性を用いた過負荷判定の手順を、図５のフロ
ーチャート、図６の電流評価率の図、および図７のアラ
ーム特性図を用いて説明する。
のアラーム特性を求める手順を、図２のフローチャー
ト、図３および図４のアラーム特性図を用いて説明し、
アラーム特性を用いた過負荷判定の手順を、図５のフロ
ーチャート、図６の電流評価率の図、および図７のアラ
ーム特性図を用いて説明する。
【００２４】図２のフローチャートにおいて、サーボ系
の熱量を表す熱容量をＣ＊と、外界に対する放熱の程度
を表す放熱抵抗をＲ＊とすると、この熱モデルにおける
温度特性θは前記式（１）の熱シミュレーションの微分
方程式で表すことができ、この微分方程式を解いて離散
系の式で表すと、前記した（３）となる。 θ（ｎ＋１）＝Ｋ１・θ（ｎ）＋Ｋ２・Ｉ（ｔ）2 …（３） ここで、定数Ｋ１およびＫ２はそれぞれ式（４），
（５）で表される（ステップＳ１１）。 Ｋ１＝exp （−Ｔｓ／ＣＲ） …（４） Ｋ２＝Ｒ・Ｋ・｛１−exp （−Ｔｓ／ＣＲ）｝ …（５） 熱シミュレーションによる過負荷の監視は、サーボ系に
加える電流Ｉの大きさと印加時間ｔの長さに応じて、温
度θが設定したアラームレベルを超えるか否かを判定す
ることにより行うことができ、このアラームレベルは、
前記したように、長時間保護条件と短時間保護条件の２
条件によって一意に設定することができる。例えば、以
下の２つの条件により設定することができる。
の熱量を表す熱容量をＣ＊と、外界に対する放熱の程度
を表す放熱抵抗をＲ＊とすると、この熱モデルにおける
温度特性θは前記式（１）の熱シミュレーションの微分
方程式で表すことができ、この微分方程式を解いて離散
系の式で表すと、前記した（３）となる。 θ（ｎ＋１）＝Ｋ１・θ（ｎ）＋Ｋ２・Ｉ（ｔ）2 …（３） ここで、定数Ｋ１およびＫ２はそれぞれ式（４），
（５）で表される（ステップＳ１１）。 Ｋ１＝exp （−Ｔｓ／ＣＲ） …（４） Ｋ２＝Ｒ・Ｋ・｛１−exp （−Ｔｓ／ＣＲ）｝ …（５） 熱シミュレーションによる過負荷の監視は、サーボ系に
加える電流Ｉの大きさと印加時間ｔの長さに応じて、温
度θが設定したアラームレベルを超えるか否かを判定す
ることにより行うことができ、このアラームレベルは、
前記したように、長時間保護条件と短時間保護条件の２
条件によって一意に設定することができる。例えば、以
下の２つの条件により設定することができる。
【００２５】本発明による実施の形態では、中時間にお
ける保護条件を緩和するために、長時間保護条件と短時
間保護条件の２条件の内、短時間保護条件の緩和を行
う。また、この実施の形態では、アラーム特性を調整す
るために長時間保護条件については若干厳しくする。
ける保護条件を緩和するために、長時間保護条件と短時
間保護条件の２条件の内、短時間保護条件の緩和を行
う。また、この実施の形態では、アラーム特性を調整す
るために長時間保護条件については若干厳しくする。
【００２６】はじめに、長時間保護条件である設定条件
１について説明する。図３は温度θのアラームレベルの
設定を説明するための図である。式（３）の熱シミュレ
ーションの基本式について、電流Ｉが一定値として漸化
式を解くと以下の式（６）となる。 θ（ｎ）＝Ｋ・Ｉ2 ・（１−Ｋ１n ） …（６） ここで、θ（ｎ）の飽和値は θ（∞）＝Ｋ・Ｉ2 …（７） である。
１について説明する。図３は温度θのアラームレベルの
設定を説明するための図である。式（３）の熱シミュレ
ーションの基本式について、電流Ｉが一定値として漸化
式を解くと以下の式（６）となる。 θ（ｎ）＝Ｋ・Ｉ2 ・（１−Ｋ１n ） …（６） ここで、θ（ｎ）の飽和値は θ（∞）＝Ｋ・Ｉ2 …（７） である。
【００２７】設定条件１の長時間保護条件から、電流が
長時間流れた場合にアラームを発生する電流レベルをＩ
∞＊とし、前記した従来の電流レベルＩ∞より小さな値
とする。これによって、この温度θのアラームレベルθ
∞は θ∞＝Ｋ・Ｉ∞＊2 …（１１） となる。なお、長時間流すことができる電流は、定格電
流に所定の係数を乗算して定めることができる。図３の
設定条件１は、この長時間保護条件を示している（ステ
ップＳ１２）。
長時間流れた場合にアラームを発生する電流レベルをＩ
∞＊とし、前記した従来の電流レベルＩ∞より小さな値
とする。これによって、この温度θのアラームレベルθ
∞は θ∞＝Ｋ・Ｉ∞＊2 …（１１） となる。なお、長時間流すことができる電流は、定格電
流に所定の係数を乗算して定めることができる。図３の
設定条件１は、この長時間保護条件を示している（ステ
ップＳ１２）。
【００２８】次に、短時間保護条件である設定条件２に
ついて説明する。最大電流Ｉmax を前記従来と同様と
し、この最大電流が流れる最大電流時間を前記従来の最
大電流ｔmax より長いｔmax ＊として、従来の短時間保
護条件より保護条件を緩和する。この緩和した短時間保
護条件は、図３において設定条件２で表される。
ついて説明する。最大電流Ｉmax を前記従来と同様と
し、この最大電流が流れる最大電流時間を前記従来の最
大電流ｔmax より長いｔmax ＊として、従来の短時間保
護条件より保護条件を緩和する。この緩和した短時間保
護条件は、図３において設定条件２で表される。
【００２９】この緩和した短時間保護条件を式（６）に
適用すると（ステップＳ１３）、
適用すると（ステップＳ１３）、
【００３０】
【数２】 となり、この式（１２）を１／ＣＲについて解くと、以
下の式（１３）となる。
下の式（１３）となる。
【００３１】 １／Ｃ＊Ｒ＊＝（−１／ｔmax ＊）・ｌｎ｛１−（Ｉ∞＊／Ｉmax ）2 ｝ …（１３） なお、ｌｎは自然対数である。図３の設定条件２は、こ
の短時間保護条件を示している（ステップＳ１４）。
の短時間保護条件を示している（ステップＳ１４）。
【００３２】したがって、式（１３）の１／Ｃ＊Ｒ＊を
式（４）に適用することによって定数Ｋ１＊を定めるこ
とができ、また、Ｒ・Ｋを任意の値にとり１／ＣＲを式
（５）に適用することによって定数Ｋ２＊を定めること
ができる。 Ｋ１＊＝exp （−Ｔｓ／Ｃ＊Ｒ＊） …（１４） Ｋ２＊＝Ｒ＊・Ｋ・｛１−exp （−Ｔｓ／Ｃ＊Ｒ＊）｝ …（１５） これによって、アラームレベルθ∞＊は、式（１２）に
より表され、Ｋ・Ｉ∞＊2 とする温度θは図３中の一点
鎖線となり、アラーム領域は斜線部分により表される
（ステップＳ１６）。
式（４）に適用することによって定数Ｋ１＊を定めるこ
とができ、また、Ｒ・Ｋを任意の値にとり１／ＣＲを式
（５）に適用することによって定数Ｋ２＊を定めること
ができる。 Ｋ１＊＝exp （−Ｔｓ／Ｃ＊Ｒ＊） …（１４） Ｋ２＊＝Ｒ＊・Ｋ・｛１−exp （−Ｔｓ／Ｃ＊Ｒ＊）｝ …（１５） これによって、アラームレベルθ∞＊は、式（１２）に
より表され、Ｋ・Ｉ∞＊2 とする温度θは図３中の一点
鎖線となり、アラーム領域は斜線部分により表される
（ステップＳ１６）。
【００３３】また、緩和した短時間保護条件に対して、
最大電流Ｉmax を流すことができる時間をｔmax とする
ために、本発明の実施の形態では、（Ｉmax ）2 を（１
＋ｋ）・（Ｉmax ）2 として過大評価し、時間ｔmax に
おいてアラームを発生するよう設定する。なお、ｋは電
流を過大評価する電流評価率ｆを定める係数である。こ
の設定により、以下の式（１６）
最大電流Ｉmax を流すことができる時間をｔmax とする
ために、本発明の実施の形態では、（Ｉmax ）2 を（１
＋ｋ）・（Ｉmax ）2 として過大評価し、時間ｔmax に
おいてアラームを発生するよう設定する。なお、ｋは電
流を過大評価する電流評価率ｆを定める係数である。こ
の設定により、以下の式（１６）
【００３４】
【数３】 の関係が成り立つ。
【００３５】ここで、ｘが充分小さいとしてexp （−
ｘ）≒１−ｘの近似式を用いて、前記式（１６）をｋに
ついて解くと、 ｋ＝（ｔmax ＊／ｔmax ）−１ …（１７） となる。
ｘ）≒１−ｘの近似式を用いて、前記式（１６）をｋに
ついて解くと、 ｋ＝（ｔmax ＊／ｔmax ）−１ …（１７） となる。
【００３６】これによって、緩和した短時間保護条件に
おいて、最大電流時間ｔmax ＊に対して前記式（１７）
を満足するようなｋを設定して電流評価を行うと、最大
電流時間ｔmax 時において、緩和前の短時間保護条件で
ある最大電流Ｉmax とすることができる。図４は、この
電流の過大評価によるアラーム特性の変更状態を示して
おり、前記設定条件２の緩和した短時間保護条件中の最
大電流時間ｔmax ＊を緩和前の最大電流時間ｔmax への
変更を示している（ステップＳ１７）。
おいて、最大電流時間ｔmax ＊に対して前記式（１７）
を満足するようなｋを設定して電流評価を行うと、最大
電流時間ｔmax 時において、緩和前の短時間保護条件で
ある最大電流Ｉmax とすることができる。図４は、この
電流の過大評価によるアラーム特性の変更状態を示して
おり、前記設定条件２の緩和した短時間保護条件中の最
大電流時間ｔmax ＊を緩和前の最大電流時間ｔmax への
変更を示している（ステップＳ１７）。
【００３７】次に、求めたアラーム特性を用いて、サー
ボモータの過負荷監視を行う。図５は前記ステップＳ４
からステップＳ７に示した過負荷監視の工程を説明する
ためのフローチャートである。
ボモータの過負荷監視を行う。図５は前記ステップＳ４
からステップＳ７に示した過負荷監視の工程を説明する
ためのフローチャートである。
【００３８】はじめに、サーボモータに実際に流れる電
流Ｉを測定して取込み（ステップＳ２１）、測定した電
流Ｉの二乗値Ｉ2 から電流評価率ｆを求める。電流評価
率ｆは、実際の測定電流Ｉの二乗値Ｉ2 に乗じて過大評
価した二乗値ｆ・Ｉ3 を定める値である。前記ステップ
Ｓ１３で短時間保護条件を緩和しているため、アラーム
特性は、短時間の部分での保護条件を満足することが困
難となる。そのため、この短時間での保護条件を満足す
るために、短時間における電流に重み付けを行うことに
よって、実際の測定電流よりも過大評価した電流値によ
って温度特性を求めることによって、短時間保護条件を
満足した過負荷の判定を行う。この電流の重み付けを電
流評価率ｆによって行う。
流Ｉを測定して取込み（ステップＳ２１）、測定した電
流Ｉの二乗値Ｉ2 から電流評価率ｆを求める。電流評価
率ｆは、実際の測定電流Ｉの二乗値Ｉ2 に乗じて過大評
価した二乗値ｆ・Ｉ3 を定める値である。前記ステップ
Ｓ１３で短時間保護条件を緩和しているため、アラーム
特性は、短時間の部分での保護条件を満足することが困
難となる。そのため、この短時間での保護条件を満足す
るために、短時間における電流に重み付けを行うことに
よって、実際の測定電流よりも過大評価した電流値によ
って温度特性を求めることによって、短時間保護条件を
満足した過負荷の判定を行う。この電流の重み付けを電
流評価率ｆによって行う。
【００３９】図６は、電流評価率ｆの一例であり、所定
の電流値以上の電流に対して一次関数で増加し、最大電
流において（１＋ｋ）となる特性例を示している。な
お、この最大電流において（１＋ｋ）となる特性によっ
て、前記ステップＳ１７で設定した最大電流時間ｔmax
で電流時間Ｉmax の条件を満足することができる。な
お、図６に示す電流評価率ｆは一例であり、その他の関
数とすることもできる（ステップＳ２２）。
の電流値以上の電流に対して一次関数で増加し、最大電
流において（１＋ｋ）となる特性例を示している。な
お、この最大電流において（１＋ｋ）となる特性によっ
て、前記ステップＳ１７で設定した最大電流時間ｔmax
で電流時間Ｉmax の条件を満足することができる。な
お、図６に示す電流評価率ｆは一例であり、その他の関
数とすることもできる（ステップＳ２２）。
【００４０】式（３）を、保護条件を緩和し電流評価率
ｆにより過大評価した電流を用いた式に書き直すと、 θ（ｎ＋１）＝Ｋ１＊・θ（ｎ）＋Ｋ２＊・ｆ・Ｉ（ｔ）2 …（１８） となる。この電流評価率ｆは、図６に示す電流評価率ｆ
の値から対応する電流Ｉに応じて求めることにより定め
ることによって、温度θを求めることができる（ステッ
プＳ２３）。
ｆにより過大評価した電流を用いた式に書き直すと、 θ（ｎ＋１）＝Ｋ１＊・θ（ｎ）＋Ｋ２＊・ｆ・Ｉ（ｔ）2 …（１８） となる。この電流評価率ｆは、図６に示す電流評価率ｆ
の値から対応する電流Ｉに応じて求めることにより定め
ることによって、温度θを求めることができる（ステッ
プＳ２３）。
【００４１】図７は、電流評価率ｆによる測定電流の過
大評価の状態を説明する図である。
大評価の状態を説明する図である。
【００４２】前記ステップＳ１７によって、アラーム特
性を最大電流時間ｔmax において最大電流Ｉmax となる
よう変更しているため、図７においてアラーム特性はＡ
で示すように変更される。このアラーム特性に対して、
温度θとアラームレベルとの比較を行うために、短時間
の部分において、測定電流を電流評価率ｆによって過大
評価し、アラーム特性Ａに対応させる。これによって、
温度θとアラームレベルとの比較を行うことができる
（ステップＳ２４）。温度θがアラームレベルを超えた
場合にはアラームを発生する（ステップＳ２５）。
性を最大電流時間ｔmax において最大電流Ｉmax となる
よう変更しているため、図７においてアラーム特性はＡ
で示すように変更される。このアラーム特性に対して、
温度θとアラームレベルとの比較を行うために、短時間
の部分において、測定電流を電流評価率ｆによって過大
評価し、アラーム特性Ａに対応させる。これによって、
温度θとアラームレベルとの比較を行うことができる
（ステップＳ２４）。温度θがアラームレベルを超えた
場合にはアラームを発生する（ステップＳ２５）。
【００４３】図９は本発明のサーボモータの過負荷監視
方法を適応した場合の特性図であり、図９中のａは設定
条件１として長時間流せる電流を９Ａとし、設定条件２
として最大電流Ｉmax を４０Ａとし最大電流時間ｔmax
を３秒とした場合のアラーム特性であり、図９中のｂは
設定条件１として長時間流せる電流を８Ａとし、設定条
件２として最大電流Ｉmax を４０Ａとし最大電流時間ｔ
max を６秒とした緩和した設定条件のアラーム特性であ
り、図９中のｃは、電流評価率を用いて短時間保護条件
を満足するよう変更した本発明の過負荷監視方法による
アラーム特性である。
方法を適応した場合の特性図であり、図９中のａは設定
条件１として長時間流せる電流を９Ａとし、設定条件２
として最大電流Ｉmax を４０Ａとし最大電流時間ｔmax
を３秒とした場合のアラーム特性であり、図９中のｂは
設定条件１として長時間流せる電流を８Ａとし、設定条
件２として最大電流Ｉmax を４０Ａとし最大電流時間ｔ
max を６秒とした緩和した設定条件のアラーム特性であ
り、図９中のｃは、電流評価率を用いて短時間保護条件
を満足するよう変更した本発明の過負荷監視方法による
アラーム特性である。
【００４４】したがって、本発明の過負荷監視方法によ
れば、図９中の特性ｃが特性ａよりも緩和方向にずれて
おり、アラーム特性は中時間において保護特性が緩和さ
れている。これによって、短時間保護条件と長時間保護
条件を満足し、かつ中時間において保護特性が緩和する
ことができ、機器の特性を充分に発揮することができ
る。
れば、図９中の特性ｃが特性ａよりも緩和方向にずれて
おり、アラーム特性は中時間において保護特性が緩和さ
れている。これによって、短時間保護条件と長時間保護
条件を満足し、かつ中時間において保護特性が緩和する
ことができ、機器の特性を充分に発揮することができ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中時間での保護特性を緩和して、機器の特性を充分に発
揮することができるサーボモータの過負荷監視方法を提
供することができる。
中時間での保護特性を緩和して、機器の特性を充分に発
揮することができるサーボモータの過負荷監視方法を提
供することができる。
【図１】本発明のサーボモータの過負荷監視方法の概略
の手順を説明するためのフローチャートである。
の手順を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明のアラーム特性を求める手順を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図３】アラーム特性図である。
【図４】アラーム特性図である。
【図５】本発明のアラーム特性を用いた過負荷判定の手
順を説明するためのフローチャートである。
順を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の電流評価率の一例を示す図である。
【図７】アラーム特性図である。
【図８】従来の過負荷監視方法によるアラーム特性図で
ある。
ある。
【図９】本発明の過負荷監視方法によるアラーム特性図
である。
である。
【図１０】サーボモータを用いた工作機械の送り軸やロ
ボットのアーム等のサーボ系における熱モデルである。
ボットのアーム等のサーボ系における熱モデルである。
【図１１】温度θのアラームレベルの設定を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図１２】熱モデルの温度θのアラーム特性を定めるた
めのフローチャートである。
めのフローチャートである。
Ｈ 発熱源 Ｃ 熱容量 Ｒ 発熱抵抗
Claims (4)
- 【請求項１】 サーボモータを備えた制御系において、
サーボモータの測定電流を用いて推測した発熱量により
熱シミュレーションを行い、制御系の温度特性を推測
し、過負荷を判定するアラーム特性と比較することによ
ってサーボモータの過負荷を監視する方法において、過
負荷と判定する条件を緩和してアラーム特性を設定し、
測定電流に重み付けを行い、重み付けした電流を用いて
温度特性を求め、該温度特性と緩和したアラーム特性と
を比較することを特徴とするサーボモータの過負荷監視
方法。 - 【請求項２】 前記重み付けは、所定値以上の電流に適
応することを特徴とする請求項１記載のサーボモータの
過負荷監視方法。 - 【請求項３】 サーボモータを備えた制御系において、
サーボモータの実電流を用いて推測した発熱量により熱
シミュレーションを行い、制御系の温度特性を推測し、
短時間保護条件と長時間保護条件により設定される過負
荷を判定するためのアラーム特性と前記温度特性とを比
較することによってサーボモータの過負荷を監視する方
法において、前記アラーム特性を設定する短時間保護条
件を緩和して設定し、短時間における電流に重み付けを
行うことによって、緩和前の短時間保護条件を満たすと
ともに、中時間におけるアラーム特性を緩和することを
特徴とするサーボモータの過負荷監視方法。 - 【請求項４】 前記重み付けは、電流の二乗値に対する
一次関数であることを特徴とする請求項１，２，又は３
記載のサーボモータの過負荷監視方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7266157A JPH0993795A (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | サーボモータの過負荷監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7266157A JPH0993795A (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | サーボモータの過負荷監視方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0993795A true JPH0993795A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17427084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7266157A Withdrawn JPH0993795A (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | サーボモータの過負荷監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0993795A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333897A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
| EP1959532A1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-20 | Abb Research Ltd. | Sensor-free temperature monitoring of an industrial robot motor |
| JP2012175891A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Fanuc Ltd | 過負荷保護を行うモータ制御装置 |
| CN103223541A (zh) * | 2012-01-25 | 2013-07-31 | 株式会社大亨 | 焊接电源的保护控制方法 |
| CN103302377A (zh) * | 2012-03-08 | 2013-09-18 | 株式会社大亨 | 焊接电源的保护控制方法 |
| DE102013016911A1 (de) | 2012-10-18 | 2014-07-10 | Fanuc Corporation | Temperaturschätzvorrichtung zum Abschätzen der Temperatur eines Motors |
| DE102014000374B4 (de) * | 2013-01-21 | 2015-11-26 | Fanuc Corporation | Steuereinrichtung für eine werkzeugmaschine mit einer zeitschätzeinheit zum abschätzen einer zeitspanne bis ein motor eine überhitzungstemperatur erreicht |
| CN105356419A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 中国兵器工业集团第二O二研究所 | 一种改进型火炮交流随动系统电机电流过载保护方法 |
| EP4106182A1 (de) * | 2021-06-16 | 2022-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und maschinensteuerung zur temperaturüberwachung einer elektromechanischen maschine |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP7266157A patent/JPH0993795A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333897A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
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| DE102012003173A1 (de) | 2011-02-24 | 2012-10-04 | Fanuc Corporation | Motorsteuervorrichtung zur Bereitstellung eines Überlastschutzes |
| CN103223541A (zh) * | 2012-01-25 | 2013-07-31 | 株式会社大亨 | 焊接电源的保护控制方法 |
| CN103302377B (zh) * | 2012-03-08 | 2016-04-27 | 株式会社大亨 | 焊接电源的保护控制方法 |
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| DE102013016911A1 (de) | 2012-10-18 | 2014-07-10 | Fanuc Corporation | Temperaturschätzvorrichtung zum Abschätzen der Temperatur eines Motors |
| US9091600B2 (en) | 2012-10-18 | 2015-07-28 | Fanuc Corporation | Temperature estimation apparatus for estimating temperature of motor |
| DE102013016911B4 (de) | 2012-10-18 | 2019-03-28 | Fanuc Corporation | Temperaturschätzvorrichtung zum Abschätzen der Temperatur eines Motors |
| DE102014000374B4 (de) * | 2013-01-21 | 2015-11-26 | Fanuc Corporation | Steuereinrichtung für eine werkzeugmaschine mit einer zeitschätzeinheit zum abschätzen einer zeitspanne bis ein motor eine überhitzungstemperatur erreicht |
| CN105356419A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 中国兵器工业集团第二O二研究所 | 一种改进型火炮交流随动系统电机电流过载保护方法 |
| EP4106182A1 (de) * | 2021-06-16 | 2022-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und maschinensteuerung zur temperaturüberwachung einer elektromechanischen maschine |
| WO2022263105A1 (de) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und maschinensteuerung zur temperaturüberwachung einer elektromechanischen maschine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |