JPH10225162A - サーボモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流検出器の故障に起因する過剰な、または
過少な供給電流からＡＣモータおよびサーボアンプを保
護する。 【解決手段】 電圧指令を導入して期待値と比較し、期
待値を逸脱したときに供給電流の検出誤りを検知する。
より好ましくは、期待値からの逸脱が所定時間持続する
場合にのみ、検出誤りであると判定する。更に、電流指
令が導入された場合に、ＡＣモータの回転中における電
圧指令を推定するか、または位置指令が導入されなかっ
た場合に、ともにＡＣモータの保持状態における電圧指
令を推定して、それらの結果を各々の期待値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＣモータに停止
位置および移動速度を指令することによって、現在の位
置および速度のフィードバック制御を行うサーボモータ
の制御装置に関し、特に、電流検出器の故障に起因して
生ずる誤った制御から、ＡＣモータおよびサーボアンプ
を保護するサーボモータの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、サーボアンプによって供給電流
を制御することにより、目標とする位置および速度に達
するまでＡＣモータを駆動するサーボモータの制御装置
がある。このような制御装置には、実際の値をフィード
バックすることによって、機構部が作動できる十分な供
給電流をＡＣモータに与えるインナーループが設けてあ
る。

【０００３】この場合、インナーループが故障して供給
電流の正しい値がフィードバックされないと、指示する
電流指令と供給電流との誤差を制御装置が補正し続けよ
うとする。その結果、例えば、余計な指令がサーボアン
プに加え続けられると、過大な供給電流がサーボアンプ
およびＡＣモータに流されて焼損を生ずる場合がある。
また、指令が不足する場合であっても、過少な供給電流
によって機構部が誤作動を起こす場合もありうる。そこ
で、このような誤った供給電流の流入をいち早く検知す
るための改良技術が種々提案されている。

【０００４】図４は、従来の電流検出器の故障検出方法
を示す回路図である。この従来例は、特開平８−２９４
７０号公報に開示されたもので、ＡＣモータ１０１を通
常運転する前に、サーボアンプ１０２の電源に一定の低
電圧を一瞬だけ加える。この低電圧によって電源回路に
生ずる電流値を電流検出抵抗１０３で検知し、加えた低
電圧に相当する値か否かを過電流検出器１０４で判定す
る。

【０００５】この従来例において、仮に、電流検出器１
０５が故障していた場合は、誤ったフィードバックが行
われているため、過電流検出器１０４によって異常であ
ることが判定される。この異常がＣＰＵ１０６に報告さ
れて電流検出器１０５の故障が認識され、通常運用を取
り止めることによって、サーボアンプおよびＡＣモータ
の破損を防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例の装置
を使用して電流検出器の故障を検出する場合には、次に
述べるような問題点があった。第１に、所定の試験電圧
をサーボアンプの電源回路に加える必要があるため、Ａ
Ｃモータの通常運転を中断しなければ故障検出ができ
ず、一連の故障検出処理を運転を開始する前に行わなけ
ればならない。従って、通常運転中に生ずる電流検出器
の故障には対応できない。また、長期間の連続運転を必
要とするシステムでは、実用上から運転の中断を行わな
いため電流検出器の故障が検出できなくなる。

【０００７】第２に、サーボアンプの電源回路に生ずる
電流値を過電流検出器によって監視しているため、仮
に、ＡＣモータの通常運転中における電源回路の過電流
を検出しようとしても、ＡＣモータの回転によって誘起
電圧等が生ずるので、その影響によって電源回路の電流
値および位相が大きく変化する。従って、この変化を正
確に予測するには複雑な照合回路が必要になって、制御
装置の製造コストを上昇させるとともに設計を困難なも
のにしてしまう。

【０００８】本発明は、上記の問題点にかんがみてなさ
れたものであり、指令に基づいて機構部を作動させる際
に、稼働状態にあるＡＣモータおよびサーボアンプを過
剰な、または過少な供給電流から保護できる経済的なサ
ーボモータの制御装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明のサーボモータの制御装置は、供給電流に従っ
て機構部を作動させるＡＣモータを備え、現在の位置お
よび速度を検出するエンコーダと、目的の位置を指令す
る位置指令発生部と、供給電流を検出してフィードバッ
クする電流検出器と、この位置指令によって現在の位置
および速度に基づく電流値を指令する位置速度制御部
と、この電流指令によって検出電流に基づく電圧値を指
令する電流制御部と、この電圧指令に対応して供給電流
を送出するサーボアンプとを有するサーボモータの制御
装置において、電圧指令を導入して期待値と比較し、電
圧指令が期待値を逸脱しているときに供給電流の検出誤
りを検知する故障検出部を備えた構成としてある。

【００１０】このサーボモータの制御装置によれば、電
圧指令が故障検出部に導入されて期待値と比較され、こ
の期待値から逸脱しているときに供給電流の検出誤りが
検知され、電流検出器の故障に起因する過剰な、または
過少な供給電流から、サーボモータおよびＡＣモータが
保護される。

【００１１】請求項２記載のサーボモータの制御装置
は、前記故障検出部が、期待値からの逸脱が所定時間持
続する場合にのみ、検出誤りであるとして判定する構成
としてある。

【００１２】このサーボモータの制御装置によれば、期
待値からの逸脱が所定時間持続する場合にのみ、故障検
出部によって検出誤りが判定される。

【００１３】請求項３記載のサーボモータの制御装置
は、前記故障検出部が、電流指令が導入された場合に、
ＡＣモータの回転中における電圧指令を推定して、その
結果を期待値とする構成としてある。

【００１４】このサーボモータの制御装置によれば、電
流指令が導入された場合に、ＡＣモータの回転中におけ
る電圧指令が推定されて、その結果が故障検出部におけ
る期待値とされる。

【００１５】請求項４記載のサーボモータの制御装置
は、前記故障検出部が、位置指令が導入されなかった場
合に、ＡＣモータの保持状態における電圧指令を推定し
て、その結果を期待値とする構成としてある。

【００１６】このサーボモータの制御装置によれば、位
置指令が導入されなかった場合に、ＡＣモータの保持状
態における電圧指令が推定されて、その結果が故障検出
部における期待値とされる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明による第１実施形
態を概略的に示す回路構成図である。第１実施形態は、
電流検出器７を介してＡＣモータのフィードバック制御
を行う電流制御部３と、この電流検出器７の故障を検出
する故障検出部８とを主要部に備え、稼働状態にあるＡ
Ｃモータ５およびサーボアンプ４を過電流等から保護す
るサーボモータの制御装置である。

【００１８】電流制御部３は、電流指令Ｃ２を位置速度
制御部２から導入して、電圧指令ＵＶＷを形成しサーボ
アンプ４に送出することによって、ＡＣモータ５への供
給電流ｕｖｗを制御するものである。故障検出部８は、
電圧指令ＵＶＷを導入して予め設定された期待値と比較
し、この期待値からの逸脱を検知して、その結果を電流
制御部３に通知するものである。

【００１９】位置速度制御部２は、ＡＣモータ５におけ
る目的の位置または速度に関する位置指令Ｃ１を導入し
て、ＡＣモータ５について現在の位置および速度と照合
するものである。これによって、ＡＣモータ５が目的の
位置および速度に到達しうるように電流指令Ｃ２を送出
している。サーボアンプ４は、電圧指令ＵＶＷに対応す
る供給電流ｕｖｗがＡＣモータ５に与える。電流検出器
７では、ＡＣモータ５への供給電流ｕｖｗが検出され、
その電流値に相当する値が出力電圧として電流制御部３
にフィードバックされている。

【００２０】サーボモータの制御装置には、以上の他に
も、位置指令Ｃ１を発生する位置指令発生部１と、ＡＣ
モータ５について現在の位置および速度を検出するエン
コーダ６とを備えている。この位置指令発生部１が、Ａ
Ｃモータ５に任意の指令を発する一方、エンコーダ６を
介してＡＣモータ５に関する現在の位置および速度のフ
ィードバック制御を行う。これによって、目的とする停
止位置および移動速度に達したか否かを監視しつつ電流
指令Ｃ２の調整を行っている。

【００２１】図２は、図１の第１実施形態による作用を
示す波形図である。図２（ａ）は、ＡＣモータ５の停止
中における電圧指令ＵＶＷを示すものであって、電圧指
令ＵＶＷがわずかな値の平坦値となっている。即ち、電
流制御部３がサーボアンプ４に保持電流を指示すること
によって、ＡＣモータ５における現在の停止位置が維持
されている。

【００２２】図２（ｂ）は、ＡＣモータ５の回転中にお
ける電圧指令ＵＶＷを示すものであって、その回転数に
応じたほぼ正弦波を形成している。その振幅は、高い誘
起電圧がＡＣモータ５に生ずる高速回転中において最大
のものとなる。その際、回路定数に基づく制限値に従っ
て、正弦波の上限および下限が飽和して平坦なものにな
るが、この平坦部分が長期間持続することはなく、台形
の繰り返し波形が連続的に形成されていく。

【００２３】図２（ｃ）は、ＡＣモータ５の高速回転中
における電圧指令ＵＶＷを示すものであって、各平坦部
分に相当する期間内においてのみ、例えば、過電流がＡ
Ｃモータ５に流入するため、サーボアンプ４およびＡＣ
モータ５が直ちに焼損することはない。従って、通常運
用時に高速回転を継続してもＡＣモータが故障を生じな
い。また、上記誘起電圧等による影響は、供給電流ｕｖ
ｗの値および位相を複雑に変化させるが、この影響がサ
ーボアンプ４により遮られるため、電圧指令ＵＶＷにま
で波及することはほとんどない。

【００２４】以上において、仮に、電流検出器７に何ら
かの故障が生ずると、実際の供給電流ｕｖｗに相当しな
い誤った値が電流制御部３にフィードバックされるよう
になる。図２（ｄ）は、電流検出器７が故障した際にお
ける電圧指令ＵＶＷを示すものである。例えば、電流制
御部３に与えられる電流指令Ｃ２に対して、供給電流ｕ
ｖｗの検出値が少なめの値であった場合には、その誤差
を補正するため電流制御部３が供給電流ｕｖｗを増大す
る方向に作用する。これにより、図２（ｄ）に示す電圧
指令ＵＶＷが、最大値に飽和したまま長時間にわたって
持続された状態になる。

【００２５】そこで、電圧指令ＵＶＷの最大値が持続す
る時間を測定する。この持続時間が、通常運用時におけ
る許容範囲外であるか否かを故障検出部８で判定するこ
とにより、電流検出器７の故障を発見してＡＣモータ５
等の焼損を防止できる。即ち、通常運用時においてＡＣ
モータ５等を焼損させない程度の時間を許容範囲とす
る。この許容範囲を逸脱した場合に、真の電流検出器７
の故障であると認識することによって、電流制御部３が
電圧指令ＵＶＷの送出を停止すればよい。これにより、
ＡＣモータ５への供給電流ｕｖｗの遮断がサーボアンプ
４に指示される。

【００２６】図３は、図１に示す故障検出部の作用の一
例を示すフローチャートである。故障検出部８が、例え
ば、電圧指令ＵＶＷのＵ相およびＶ相の値を期待値と照
合しつつ監視している（ステップＳ３１）。この場合の
期待値は、上記正弦波の振幅における上限および下限の
所定の最大値である。これら最大値を電圧指令ＵＶＷの
波形が逸脱した場合には（ステップＳ３２）、この逸脱
が持続している時間が測定される（ステップＳ３３）。

【００２７】その結果、一定時間持続したことが判定さ
れると、電流検出器７に何らかの故障が生じたものと認
識される（ステップＳ３４）。逸脱しない場合または逸
脱が持続しない場合には、再び監視が続けられる。この
ため、過剰な供給電流ｕｖｗの持続によって焼損が始ま
るまでの余裕時間内に、ＡＣモータ５への供給電流ｕｖ
ｗを停止することによって、確実にサーボアンプおよび
ＡＣモータの回復不能な故障を防止することができる。

【００２８】この場合に、ＡＣモータ５の回転によって
誘起電圧が生ずるが、これによる電圧指令ＵＶＷへの影
響は既に述べたように殆ど無視してよい。このため、故
障検出部８において、与えられる電圧指令ＵＶＷに対応
する期待値が算定し易く、また、簡単な照合回路によっ
て電圧指令ＵＶＷの上記逸脱の持続時間を求めることも
できる。

【００２９】次に、本発明による第２実施形態を説明す
る。第２実施形態では、位置指令Ｃ１（図１の破線）を
も更に導入するとともに、電圧指令の期待値としてＡＣ
モータ５の保持状態における値を設定する故障検出部８
を備えたサーボモータの制御装置であり、他の部分は、
第１実施形態と同様である。この実施形態の場合には、
位置指令Ｃ１（破線）が発せられないとき、または電流
指令Ｃ２が保持状態を指令するときにも、電圧指令ＵＶ
Ｗの誤りを検知でき、電流検出器７の故障を認識するこ
とができる。

【００３０】特に、第２実施形態によれば、ＡＣモータ
５の回転開始の直前に、または目的位置に停止した直後
に電流検出器７の故障を発見できる。このため、長期間
の断続運転を継続するシステムの運用中であっても、Ａ
Ｃモータが停止して、図示しない機構部の作動が休止し
ている短い空き時間を活用することによって、運転効率
を落とすことなく、システムを有効に運用することがで
きるようになる。

【００３１】その他、本発明は前述の実施例にのみ限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変更を加え得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のサーボモー
タの制御装置には次の効果がある。第１に、通常運転中
に生ずる電流検出器の故障にも対応できる。即ち、ＡＣ
モータの運転中には回転によって誘起電圧等を生じ、供
給電流に複雑な影響を及ぼすが、本発明では、この影響
を受けることのない電圧指令を監視している。このた
め、電圧指令の期待値を容易に推定できるので、電流検
出器の故障検出技術の設計を容易にさせる。更に、この
期待値を実際の電圧指令と簡単な照合回路によって比較
できるため、全体の製造コストを低減することができ
る。

【００３３】第２に、本発明では、ＡＣモータの回転
中、回転開始の直前、または回転停止の直後に電圧指令
を監視している。このため、長期の断続運転を要するこ
とによって実用上から運用中断ができないシステムであ
っても、ＡＣモータの短い休止期間を活用して機構部の
通常運転を中断することなく、電流検出器の故障を発見
することができる。

【００３４】従って、指令に基づいて機構部を作動させ
る際に、稼働状態にあるＡＣモータおよびサーボアンプ
を過剰な、または過少な供給電流から保護することがで
きる経済的なサーボモータの制御装置を提供できるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１および第２実施形態を概略的
に示す回路構成図である。

【図２】図１の第１実施形態による作用を示す波形図で
あり、（ａ）はＡＣモータの停止中における電圧指令Ｕ
ＶＷを示し、（ｂ）はＡＣモータの回転中における電圧
指令ＵＶＷを示し、（ｃ）はＡＣモータの高速回転中に
おける電圧指令ＵＶＷを示し、（ｄ）は電流検出器が故
障した際における電圧指令ＵＶＷを示すものである。

【図３】図１に示す故障検出部の作用の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図４】従来の電流検出器の故障検出方法を示す回路図
である。

【符号の説明】

１ 位置指令発生部 ２ 位置速度制御部 ３ 電流制御部 ４ サーボアンプ ５ ＡＣモータ ６ エンコーダ ７ 電流検出器 ８ 故障検出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給電流に従って機構部を作動させるＡ
   Ｃモータを備え、現在の位置および速度を検出するエン
   コーダと、目的の位置を指令する位置指令発生部と、供
   給電流を検出してフィードバックする電流検出器と、こ
   の位置指令によって現在の位置および速度に基づく電流
   値を指令する位置速度制御部と、この電流指令によって
   検出電流に基づく電圧値を指令する電流制御部と、この
   電圧指令に対応して供給電流を送出するサーボアンプと
   を有するサーボモータの制御装置において、 前記電圧指令を導入して期待値と比較し、前記電圧指令
   が期待値を逸脱しているときに供給電流の検出誤りを検
   知する故障検出部を備えたことを特徴とするサーボモー
   タの制御装置。
2. 【請求項２】 前記故障検出部は、前記電圧指令の期待
   値からの逸脱が所定時間持続する場合にのみ、検出誤り
   として判定するものである請求項１記載のサーボモータ
   の制御装置。
3. 【請求項３】 前記故障検出部は、電流指令が導入され
   た場合に、ＡＣモータの回転中における電圧指令を推定
   して、その結果を期待値とするものである請求項１また
   は請求項２記載のサーボモータの制御装置。
4. 【請求項４】 前記故障検出部は、位置指令が導入され
   なかった場合に、ＡＣモータの保持状態における電圧指
   令を推定して、その結果を期待値とするものである請求
   項１または請求項２記載のサーボモータの制御装置。