WO2022172859A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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Abstract

1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換える。 検出器としての別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常を検出する第1異常検出部115と、検出器としてのモータのエンコーダ151、又はそのフィードバックケーブル1511の異常を検出する第2異常検出部116と、フルクロ―ズド制御からセミクローズド制御、又は別置検出器のみの制御に切り換える切り換え部111と、を備え、切り換え部111は、第1異常検出部115、又は第2異常検出部116のいずれかにおいて異常を検出したとき、異常を検出していない、いずれかの検出器のみを使用した制御に切り換えるモータ制御装置100。

Description

モータ制御装置
 本発明は、モータ制御装置に関する。
 工作機械、産業機械、産業用ロボット等の機械において、サーボモータ等の電動機を用いて駆動される機械可動部の位置、速度を制御する場合、位置検出器、速度検出器を用いて、位置のループ制御を行うとともに、当該位置ループ内に速度ループを設け、位置速度のフィードバック制御を行っている。このような位置速度のフィードバック制御として、例えば、セミクローズドループ制御(以下、「セミクローズ制御」ともいう)、及びフルクローズドループ制御(以下、「フルクローズ制御」ともいう)が例示される。
 セミクローズド制御においては、位置速度のフィードバック制御に際してロータリエンコーダ(以下「エンコーダ」ともいう)等の検出器で位置、及び速度を検出する。又、フルクローズドループ制御においては位置速度のフィードバック制御に際して機械可動部を駆動する電動機の速度に基づいて検出するとともに、位置についてはスケール等の位置検出器(以下「別置検出器」ともいう)で機械可動部の位置を検出する方式が用いられている。
 なお、別置検出器で位置も速度も検出する、別置検出器のみによるフィードバック制御(以下「別置検出器のみの制御」ともいう)も、1つのフィードバック制御例として挙げられる。
 特許文献1には、サーボアンプ2のインターフェースが、駆動機構の位置を検出する機械端検出器との接続に対応していない場合に、当該機械端検出器をコントローラ1に接続し、駆動機構をセミクローズド制御する制御システムと、駆動機構をフルクローズド制御する制御システムと、をコントローラ1において切替スイッチ12により切替えて運用することができる、制御システム100が記載されている。なお、特許文献1に記載された制御システム100は、駆動機構をセミクローズド制御により加工処理する場合には、予め切替スイッチ12をSC(セミクローズド制御)側に切り換え、また駆動機構をフルクローズド制御する場合には、予め切替スイッチ12をFC(フルクローズド制御)側に切り換えられていることを前提としている。特許文献1には、フルクローズド制御中に、例えば機械端検出器若しくはそのフィードバックケーブルに異常が発生した場合に、セミクローズド制御に切り換える、又はフルクローズド制御中に、モータ端検出器若しくはそのフィードバックケーブルに異常が発生した場合、機械端検出器のみの制御に切り換えを行うものではない。
 この点、特許文献2には、位置検出器や速度検出器に異常が発生した場合に、機械可動部が他のものと衝突し、機械やその他のものの破損を少なくするために、検出器異常時の電動機制御方法が記載されている。特許文献2には、例えばスケール等の位置検出器10が正常に位置を検出できなくなったとき、速度制御に切り替えて、例えば「0」を速度指令として減速制御を行うことで機械可動部を停止させる技術が開示されているに過ぎない。特許文献2に記載の発明は、フルクローズド制御中にスケール等の位置検出器10若しくはそのフィードバックケーブルに異常が発生した場合に、例えばセミクローズド制御に切り換える、又はフルクローズド制御中に、エンコーダ等の検出器若しくはそのフィードバックケーブルに異常が発生した場合、例えばスケール等の位置検出器10のみの制御に切り替えを行うものではない。
特開2020-095492号公報 特開平10-277887号公報
 フルクローズド制御中に別置検出器若しくはそのフィードバックケーブルに異常が発生した場合に、例えばセミクローズド制御に切り換える、又はフルクローズド制御中に、エンコーダ等の検出器若しくはそのフィードバックケーブルに異常が発生した場合、例えば別置検出器のみの制御に切り換えを行うことで、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることができる制御装置が望まれている。
 本発明の課題は、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることができる制御装置を提供することにある。
 (1)本発明の一態様のモータ制御装置は、工作機械、ロボット、又は産業機械のモータを制御するモータ制御装置であって、モータ制御部を備え、
 前記モータ制御部は、
 検出器としての別置検出器、又は前記別置検出器に接続されるフィードバックケーブルの異常を検出する第1異常検出部と、
 検出器としての、モータのロータリエンコーダ、又は前記ロータリエンコーダに接続されるフィードバックケーブルの異常を検出する第2異常検出部と、
 フルクロ―ズド制御からセミクローズド制御、又は別置検出器のみの制御に切り換える切り換え部と、を備え、
 前記切り換え部は、前記第1異常検出部、又は前記第2異常検出部のいずれかにおいて異常を検出したとき、異常を検出していない、いずれかの前記検出器のみを使用した制御に切り換える。
 本発明の一態様によれば、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることができる制御装置を提供することができる。
本実施形態に係るモータ制御装置のシステム構成を示す模式図である。 本実施形態に係るモータ制御装置がフルクローズド制御をする場合の概略を示す図である。 本実施形態に係るモータ制御装置がセミクローズド制御をする場合の概略を示す図である。 本実施形態に係るモータ制御装置が別置検出器のみによる制御をする場合の概略を示す図である。 本実施形態に係るモータ制御装置が、位置、速度ループ処理周期毎に実施する処理の流れを説明するフローチャートである。 本実施形態に係るモータ制御装置が、位置、速度ループ処理周期毎に実施する処理の流れを説明するフローチャートである。 本実施形態に係るモータ制御装置が、位置、速度ループ処理周期毎に実施する処理の流れを説明するフローチャートである。 本実施形態に係るモータ制御装置が、位置、速度ループ処理周期毎に実施する処理の流れを説明するフローチャートである。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
 図1は、本実施形態に係るモータ制御装置のシステム構成を示す模式図である。
 まず、本発明の実施例1に係るモータ制御装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施例1に係る制御システム10の構成図である。本発明の実施例1に係る制御システム10は、制御装置400、モータ制御装置100、モータ150、連結機構152、テーブル153を備えている。ここで、制御装置400は、例えば、工作機械等を制御する数値制御装置やロボットを制御するロボット制御装置等の上位の制御装置である。モータ制御装置100は制御装置400に接続される。なお、本実施例では、モータ制御装置100が、モータ制御部110、モータ150、連結機構152、テーブル153を備えているものとする。
 モータ150は、モータ制御部110の制御対象となる、例えば工作機械,ロボット,産業機械等に含まれる。モータ制御部110はモータ150とともに、工作機械、ロボット、産業機械等の一部として設けられてもよい。
 例えば、工作機械において、被加工物(ワーク)を搭載するテーブルがX軸方向及びY軸方向に移動される場合には、X軸方向及びY軸方向に対してそれぞれ図1に示すモータ制御部110及びモータ150が設けられる。テーブルを3軸以上の方向に移動させる場合には、それぞれの軸方向に対してモータ制御部110及びモータ150が設けられる。
 モータ制御部110は、例えば、モータ150で連結機構152を介してテーブル153を移動させることで、テーブル153の上に搭載された被加工物(ワーク)を加工する。連結機構152は、モータ150に連結されたカップリング1521と、カップリング1521に固定されるボールねじ1523と、を有し、ボールねじ1523にナット1522が螺合されている。モータ150の回転駆動によって、ボールねじ1523に螺着されたナット1522がボールねじ1523の軸方向に移動する。ナット1522の移動によってテーブル153が移動する。
 モータ150の回転角度位置は、モータ150に設けられたロータリエンコーダ151(以下「エンコーダ151」という)によって検出され、検出された回転位置(回転量)は、セミクローズド制御において、位置フィードバック(位置FB)として利用される。ここで、モータ150の回転角度位置とテーブル153の位置とは対応関係にあるため、エンコーダ151で検出された回転位置、すなわち位置FB値は、テーブル153の位置を示す。なお、エンコーダ151によって検出された信号を位置フィードバック(位置FB)情報とする場合、モータ150とテーブル153との間には、ボールねじ1523、カップリング1521、ナット1522のような連結機構152が存在するため、連結機構152におけるギヤのバックラッシ、ボールねじのピッチ誤差、ボールネジのねじれ、伸び、熱膨張、等による誤差が生じて、モータ位置は必ずしもテーブル153と同じ値とはならないことがあり、その場合、誤差を補正する必要がある。また、エンコーダ151で検出された位置FB値に基づいて速度算出部104において速度を算出して、算出された速度は速度フィードバック(速度FB)として利用される。
 なお、エンコーダ151は回転速度を検出可能な場合、検出された速度は速度フィードバック(速度FB)として利用可能としてもよい。
 モータ制御装置100は、モータ150の回転角度位置を検出するエンコーダ151とは別に、ボールねじ1523の端部に取り付けられ、ボールねじ1523の移動距離を検出する位置検出器(以下「別置検出器154」という)を備える。別置検出器154の出力は、テーブル153の位置を示し、フルクローズド制御又は別置検出器154のみによる制御において、位置フィードバックとして利用される。
 また、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置に基づいて速度算出部104において微分演算することで速度を算出可能であり、算出された速度は、別置検出器のみによる制御において、速度フィードバック(速度FB)として利用可能である。
 なお、テーブル153の位置を直接、別置検出器154で読み取り、位置フィードバック(位置FB)情報とする場合、エンコーダ151によって検出された信号を位置フィードバック(位置FB)情報とする場合と異なり、モータ150とテーブル153との間に存在する、連結機構152におけるギヤのバックラッシ、ボールネジのピッチ誤差、ボールネジのねじれ、伸び、熱膨張、等による誤差を補正する必要はなく、信頼性の高い位置フィードバック(位置FB)情報を検出することができる。
 図1に示すように、モータ制御部110は、切り換え部111を含む。モータ制御部110は、切り換え部111により、位置FB切り換えスイッチ121を別置検出器154側の接点121aに接続することで、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報とする。また、位置FB切り換えスイッチ121をエンコーダ151側の接点121bに接続することで、エンコーダ151によって検出された位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報とするように切り換えることができる。
 具体的には、例えば、モータ制御部110が、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報としている場合に、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常を検出した場合、切り換え部111は、位置FB切り換えスイッチ121をエンコーダ151側の接点121bに接続することで、エンコーダ151によって検出された位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報とするように、切り換えることができる。切り換え処理の詳細については、後述する。
 また、モータ制御部110は、切り換え部111により、速度FB切り換えスイッチ122を別置検出器154側の接点122aに接続することで、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報に基づいて算出される速度情報を速度フィードバック(速度FB)情報とする。また、速度FB切り換えスイッチ122をエンコーダ151側の接点122bに接続することで、エンコーダ151によって検出/算出される速度情報を速度フィードバック(速度FB)情報とするように切り換えることができる。
 具体的には、例えば、モータ制御部110が、エンコーダ151により検出される位置情報に基づいて算出される速度情報を速度フィードバック(速度FB)情報としている場合に、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常を検出した場合、切り換え部111は、速度FB切り換えスイッチ122を別置検出器154側の接点122aに接続することで、別置検出器154によって検出される位置情報に基づいて算出される速度情報を速度フィードバック(速度FB)情報とするように、切り換えることができる。切り換え処理の詳細については、後述する。
 切り換え処理を実行するための構成について説明する前に、フルクローズド制御、別置検出器のみによる制御、及びセミクローズド制御について簡単に説明する。
 図1に示すように、モータ制御部110は、位置減算部102、位置制御部103、速度減算部105、及び速度制御部106を備える。
 まず、フルクローズド制御について説明する。図2は本実施形態に係るモータ制御装置100がフルクローズド制御をする場合の概略を示す。図2に示すとおり、位置FB切り換えスイッチ121は、別置検出器154側の接点121aに接続され、速度FB切り換えスイッチ122は、エンコーダ151側の接点122bに接続されている。
 制御装置400は、加工プログラムにより指定される加工形状となるように、加工プログラムに基づいて送り速度を設定して位置指令値yを作成し、作成した位置指令値yをモータ制御部110に入力する。より具体的には、位置指令値yは、位置減算部102に入力される。位置減算部102は位置指令値yと、別置検出器154によって位置フィードバックされたフィードバック位置情報としての機械位置との差を求め、その差を位置偏差として位置制御部103に出力する。
 位置制御部103は、例えば、位置偏差にポジションゲインKpを乗じた値を、速度指令値vとして速度減算部105に出力する。
 速度減算部105は速度指令値vとエンコーダ151で検出された位置FB値に基づいて速度算出部104において算出された速度フィードバック(速度FB)としてのモータ速度との差を求め、その差を速度偏差として速度制御部106に出力する。
 速度制御部106は、例えば、伝達関数C(s)で示された処理を行い、作成されるトルク指令値Tをモータ150に出力してモータ150を駆動する。
 次に、セミクローズド制御の場合について説明する。図3は本実施形態に係るモータ制御装置100がセミクローズド制御をする場合の概略を示す。図3に示すとおり、この場合、位置FB切り換えスイッチ121は、エンコーダ151側の接点121bに接続され、速度FB切り換えスイッチ122は、エンコーダ151側の接点122bに接続される。
 セミクローズド制御は、前述したフルクローズド制御の説明において、「別置検出器154によって位置フィードバックされたフィードバック位置情報」を、「エンコーダ151によって位置フィードバックされたフィードバック位置情報」に読み換えることで説明される。
 最期に、別置検出器のみによる制御の場合について説明する。図4は本実施形態に係るモータ制御装置100が別置検出器のみによる制御をする場合の概略を示す。図4に示すとおり、位置FB切り換えスイッチ121は、別置検出器154側の接点121aに接続され、速度FB切り換えスイッチ122は、別置検出器154側の接点122aに接続されている。
 別置検出器のみによる制御は、前述したフルクローズド制御の説明において、「エンコーダ151で検出された位置FB値に基づいて速度算出部104において算出された速度フィードバック情報」を、「別置検出器154によって速度フィードバックされた速度フィードバック情報」に読み換えることで説明される。
 次に、別置検出器154又はエンコーダ151のいずれかに異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えるための構成及び処理について説明する。
 図1に示すように、モータ制御部110は、前述した切り換え部111に加えて、第1異常検出部115と、第2異常検出部116と、位置情報記録部117と、補正値算出部118と、を備える。また、モータ制御部110は、記憶部120を備える。
 第1異常検出部115は、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常を検出する。具体的には、第1異常検出部115は、別置検出器154から位置検出不能等で異常信号が出力されていないか、又は別置検出器154に不具合が生じ断線アラーム等の異常信号が出力されていないか、といった信号又は位置情報の不通から別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常を判断し検出する。
 第2異常検出部116は、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常を検出する。具体的には、第2異常検出部116は、エンコーダ151から位置検出不能等で異常信号が出力されていないか、又はエンコーダ151に不具合が生じ断線アラーム等の異常信号が出力されていないか、といった信号又は位置情報の不通からエンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常を判断し検出する。
 位置情報記録部117は、フルクローズド制御中もセミクローズ制御時の位置情報を更新して記録する。具体的には、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報(以下、「フルクローズド制御位置FB情報」ともいう)を位置フィードバック(位置FB)情報として、フルクローズド制御をしている場合、同時にエンコーダ151によって検出された位置情報(以下、「セミクローズド制御位置FB情報」ともいう)を取得し、フルクローズド制御位置FB情報とともに記憶部120に常に最新の情報となるように更新して記憶する。
 なお、位置情報記録部117は、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報(フルクローズド制御位置FB情報)を位置フィードバック(位置FB)情報として、フルクローズド制御をしている場合に、エンコーダ151によって検出された位置情報(セミクローズド制御位置FB情報)を取得し、例えば、フルクローズド制御位置FB情報からセミクローズド制御位置FB情報を減算した値(以下、「位置FB情報差分」ともいう)を記憶部120に常に最新の情報となるように、更新して記憶するようにしてもよい。
 前述したように、フルクローズ制御時において、位置FB切り換えスイッチ121は別置検出器154側の接点121aに接続され、速度FB切り換えスイッチ122はエンコーダ151側の接点122bに接続されている。
 切り換え部111は、フルクローズ制御時において、第1異常検出部115により、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常が検出されると、位置FB切り換えスイッチ121をエンコーダ151側の接点121bに接続することで、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報に換えて、エンコーダ151によって検出された位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報として、位置減算部102に入力するように切り換える。こうすることで、フルクローズド制御からセミクローズド制御に速やかに移行することができる。
 なお、前述したように、エンコーダ151によって検出された信号を位置フィードバック(位置FB)情報とする場合、テーブル153の位置を直接、別置検出器154で読み取り、位置フィードバック(位置FB)情報とする場合と異なり、モータ150とテーブル153との間に存在する、連結機構152におけるギヤのバックラッシ、ボールねじのピッチ誤差、ボールねじのねじれ、伸び、熱膨張等による誤差が存在する。このため、位置フィードバック情報を別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報から、エンコーダ151によって検出された位置情報に変更するとき、当該誤差がフィードバック制御時のショックを発生する可能性がある。
 このため、第1異常検出部115により、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常が検出されると、補正値算出部118は、記憶部120に記憶された切り換え直前の位置FB情報差分に基づいて、切り換え直後のエンコーダ151によって検出される位置情報を補正した値を、切り換え部111に出力する。切り換え部111は、補正値算出部118により補正された補正値を位置フィードバック(位置FB)情報として、位置減算部102に入力する。こうすることで、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報に換えて、エンコーダ151によって検出された位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報として、位置減算部102に入力する切り換え時のショックを軽減することが可能となる。
 また、切り換え部111は、フルクローズ制御時において、第2異常検出部116により、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常を検出した場合、速度FB切り換えスイッチ122を別置検出器154側の接点122aに接続することで、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報に基づいて算出される速度情報を速度フィードバック(速度FB)情報として、速度減算部105に入力するように切り換える。なお、速度情報については、移行に伴う補正は行う必要はない。
 また、モータ制御装置100は、フルクローズド制御及びセミクローズド制御のいずれの構成も備えており、いずれでも制御することができる。このため、最初から、フルクローズド制御ではなく、セミクローズド制御によりフィードバック制御をするようにしてもよい。この場合、第2異常検出部116により、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常が検出されると、切り換え部111は、位置FB切り換えスイッチ121を別置検出器154側の接点121aに接続するとともに、速度FB切り換えスイッチ122を別置検出器154側の接点122aに接続することで、別置検出器のみによる制御に切り換えることができる。
 なお、補正値算出部118は、記憶部120に記憶された切り換え直前の位置FB情報差分に基づいて、切り換え直後の別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報をエンコーダ151によって検出された位置情報に補正した値を、切り換え部111に出力するようにしてもよい。それにより、切り換え部111は、補正値算出部118により補正された補正値を位置フィードバック(位置FB)情報として、位置減算部102に入力することができる。こうすることで、エンコーダ151によって検出された位置情報に換えて、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報を位置フィードバック(位置FB)情報として、位置減算部102に入力する切り換え時のショックを軽減することが可能となる。
 このように、モータ制御部110は、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることができる。
 次に、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えた後の処理について説明する。
 前述したように、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることで、制御装置400は、実行中の加工プログラムを、切り換え後も引き続き実行することができる。
 また、モータ制御部110は、切り換え後に実行中の加工処理を停止させるようにすることもできる。具体的には、例えば、モータ制御部110(切り換え部111)は、制御装置400からの位置指令に換えて、予め設定された、所定パターンの減速速度制御指令で速度制御を行って機械可動部(テーブル153等)を停止するための位置指令を位置減算部102に入力することで、停止するようにしてもよい。
 また、切り換え後に停止させる場合、モータ制御部110(切り換え部111)は、位置制御に換えて、速度制御に切り換えて、切り換え時の速度から所定パターンで減速して速度が0になる速度指令を速度減算部105に入力することで速度制御するようにしてもよい。この場合、速度フィードバックは、異常の発生していない検出器、例えばパルスコーダにより検出される速度フィードバック情報を使用することができる。
 なお、停止させるか、又は加工を続けるかの選択は、予め設定されたパラメータ値に基づいて、行うようにしてもよい。
 次に、モータ制御装置100(モータ制御部110)の動作を説明する。図5Aから図5Dは、モータ制御装置100(モータ制御部110)が、位置、速度ループ処理周期毎に実施する処理の流れを説明するフローチャートである。なお、ここでは、フルクローズド制御中に、1つの検出器の異常が発生した場合に、モータ制御装置100において異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることで、制御装置400が実行中の加工プログラムを、切り換え後も引き続き実行する場合の処理フローを説明する。
 図5Aを参照すると、ステップS1において、第1異常検出部115は、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常の有無を検出する。異常を検出していない場合、ステップS2に移る。異常を検出した場合、ステップS11に移る。
 ステップS2において、第2異常検出部116は、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常の有無を検出する。異常を検出していない場合、ステップS3に移る。異常を検出した場合、ステップS21に移る。
 ステップS3において、モータ制御部110は、当該処理周期において、フルクローズド制御に基づく位置制御、速度制御を行う。
 ステップS4において、位置情報記録部117は、当該処理周期におけるフルクローズド制御位置FB情報とともに、セミクローズド制御位置FB情報を取得し、フルクローズド制御位置FB情報とともに記憶部120に常に最新の情報となるように更新して記憶する。その後、次の周期における位置、速度ループ処理を行うため、ステップS1に移る。
 なお、ステップS3とステップS4とは、順番を逆にしてもよい。
 こうすることで、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541及びエンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常が検出されない限り、フルクローズド制御がなされ、処理周期毎に、モータ150を駆動し、テーブル153を移動させる処理がなされる。
 次に、図5Bを参照すると、ステップS11において、第2異常検出部116は、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常の有無を検出する。異常を検出しない場合、ステップS12に移る。異常を検出した場合、ステップS31に移る。
 ステップS12において、フルクローズド制御からセミクローズド制御に切り換えるために、補正値算出部118は、記憶部120に記憶された切り換え直前のフルクローズド制御位置FB情報とセミクローズド制御位置FB情報との差分を切り換え時の補正値として算出する。
 ステップS13において、切り換え部111は、位置FB切り換えスイッチ121をエンコーダ151側の接点121bに接続することで、フルクローズド制御からセミクローズド制御に切り換える。その際、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報に換えて、エンコーダ151によって検出された位置情報をステップS12において算出された補正値に基づいて補正した位置フィードバック(位置FB)情報を位置減算部102に入力する。
 ステップS14において、モータ制御部110は、当該処理周期において、セミクローズド制御による位置制御、速度制御を行う。その後、S15に移る。
 ステップS15において、第2異常検出部116は、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常の有無を検出する。異常を検出しない場合、ステップS14に移る。異常を検出した場合、ステップS31に移る。
 こうすることで、異常の発生していないエンコーダ151に基づくフィードバック制御に切り換えることで、制御装置400は実行中の加工プログラムを、切り換え後も引き続き実行することができる。
 次に、図5Cを参照すると、ステップS21において、フルクローズド制御から別置検出器のみの制御に切り換えるために、切り換え部111は、速度FB切り換えスイッチ122を別置検出器154側の接点122aに接続することで、別置検出器154により検出されるテーブル153の位置情報に基づいて算出される速度情報を速度フィードバック(速度FB)情報として、速度減算部105に入力する。
 ステップS22において、モータ制御部110は、当該処理周期において、別置検出器のみによる位置制御、速度制御を行う。その後、S23に移る。
 ステップS23において、第1異常検出部115は、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常の有無を検出する。異常を検出していない場合、ステップS22に移る。異常を検出した場合、ステップS31に移る。
 こうすることで、異常の発生していない別置検出器154に基づく速度フィードバック制御に切り換えることで、制御装置400は実行中の加工プログラムを、切り換え後も引き続き実行することができる。
 最期に、図5Dを参照すると、ステップS31において、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541及びエンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常が検出されたことから、位置、速度制御ループは正常に作動しないと判断され、モータ制御部110は、例えばモータへの動力を遮断し、モータの相間に抵抗を接続してダイナミックブレーキを作動させてモータ150及び機械を非常停止させる。
 なお、上記処理フローは、制御装置400が実行中の加工プログラムを、切り換え後も引き続き実行する場合の処理フローとしたが、前述したように、切り換え後に停止させるように処理をしてもよい。
 なお、前述したように、モータ制御装置100は、フルクローズド制御及びセミクローズド制御のいずれの構成も備えており、いずれでも制御することができる。このため、最初から、フルクローズド制御ではなく、セミクローズド制御によるフィードバック制御を適用して動作させるようにしてもよい。この場合であっても、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511に異常が発生したときに、別置検出器のみによる制御に切り換えることで、制御装置400が実行中の加工プログラムを、切り換え後も引き続き実行することもできる。この場合の動作処理フローについて簡単に説明する。
 最初にセミクローズド制御が実行され、セミクローズド制御の処理周期毎に、第2異常検出部116は、エンコーダ151又はそのフィードバックケーブル1511の異常の有無を検出し、異常を検出しない場合、セミクローズド制御を行い、異常を検出した場合、別置検出器のみによる制御に切り換える。
 別置検出器のみによる制御に切り換えられた後は、処理周期毎に、第1異常検出部115は、別置検出器154又はそのフィードバックケーブル1541の異常の有無を検出し、異常を検出しない場合、別置検出器のみによる制御を行い、異常を検出した場合、モータ制御部110は、例えばモータへの動力を遮断し、モータの相間に抵抗を接続してダイナミックブレーキを作動させてモータ150及び機械を非常停止させる。
 以上で本実施形態のモータ制御装置100において、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換える処理フローについて説明した。
 上記のモータ制御装置100のモータ制御部110は、CPU等のプロセッサ、ROM,RAM等のメモリ、入出力回路等で構成され、また、モータ制御部110に含まれる各構成部は、これらのハードウェア、メモリに格納された各種ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、各種プログラムを読み込んでCPU等のプロセッサにより実行することにより実現されることを意味する。
 プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、フレキシブルディスク、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。
 上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
<変形例1>
 上述の実施形態では、モータ制御装置100は制御装置400と異なる装置としたが、これに限られない。例えば、モータ制御装置100は制御装置400に含まれてもよい。
<変形例2>
 上述の実施形態では、切り換え部111、第1異常検出部115、第2異常検出部116、位置情報記録部117、補正値算出部118は、モータ制御部110に含まれるとしたが、これに限られない。例えば、モータ制御部110がモータ150を駆動するだけとした場合、切り換え部111、第1異常検出部115、第2異常検出部116、位置情報記録部117、補正値算出部118は、制御装置400に含まれるようにしてもよい。
<変形例3>
 上述の実施形態では、エンコーダ151により速度フィードバック(速度FB)情報を検出する場合、エンコーダ151により検出された回転位置(回転量)に基づく位置情報から速度算出部104により速度を算出して、算出された速度を速度フィードバック(速度FB)として利用するように構成したが、これに限られない。モータ150の回転速度を検出し、検出された速度を速度フィードバック(速度FB)として利用するようにしてもよい。
 以上を勘案すれば、本開示のモータ制御装置は、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。
 (1)本開示のモータ制御装置100は、モータ制御部110を備え、検出器としての別置検出器154又は別置検出器154に接続されるフィードバックケーブル1541の異常を検出する第1異常検出部115と、検出器としての、モータのロータリエンコーダ151又はロータリエンコーダ151に接続されるフィードバックケーブル1511の異常を検出する第2異常検出部116と、フルクロ―ズド制御からセミクローズド制御、又は別置検出器のみの制御に切り換える切り換え部111と、を備え、切り換え部111は、第1異常検出部115又は第2異常検出部116のいずれかにおいて異常を検出したとき、異常を検出していない、いずれかの検出器のみを使用した制御に切り換える。
 このモータ制御装置100によれば、1つの検出器の異常が発生した場合に、異常の発生していない検出器に基づくフィードバック制御に切り換えることができる。
 (2) (1)に記載のモータ制御装置100において、第1異常検出部115又は第2異常検出部116は、信号又は位置情報の不通から異常を検出し判断するようにしてもよい。
 そうすることで、モータ制御装置100は、検出器又はそのフィードバックケーブルの異常を検出することができる。
 (3) (1)又は(2)に記載のモータ制御装置100において、モータ制御部110は、さらに、ロータリエンコーダ151により検出される位置情報と、別置検出器154により検出される位置情報と、に基づいて、位置誤差を算出する補正値算出部118を有し、切り換え部111は、フルクロ―ズド制御からセミクローズド制御に切り換えるときに、補正値算出部118により算出した補正値に基づいて、ロータリエンコーダ151により検出される位置情報を補正するようにしてもよい。
 そうすることで、モータ制御装置100は、バックラッシやねじれ分のフルクローズ制御とセミクローズド制御の位置の差を補正することができ、切り換え時のショックを低減又は無くすことができる。
 (4) (3)に記載のモータ制御装置100は、記憶部120を備え、モータ制御部110は、さらに、少なくともロータリエンコーダ151により一番最近に検出された位置情報と、別置検出器154により一番最近に検出された位置情報と、を記憶部120に記憶する位置情報記録部117を備え、補正値算出部118は、記憶部120に記憶された位置情報に基づいて、位置誤差を算出するようにしてもよい。
 そうすることで、モータ制御装置100は、より正確な位置誤差を算出することができる。
 (5) (3)に記載のモータ制御装置100は、記憶部120を備え、補正値算出部118は、ロータリエンコーダ151により一番最近に検出された位置情報と、別置検出器154により一番最近に検出された位置情報と、に基づいて算出した補正値を記憶部120に記憶するようにしてもよい。
 そうすることで、モータ制御装置100は、(4)と同じ効果を奏することができる。
 10 制御システム
 400 制御装置
 100 モータ制御装置
 110 モータ制御部
 102 位置減算部
 103 位置制御部
 104 速度算出部
 105 速度減算部
 106 速度制御部
 111 切り換え部
 115 第1異常検出部
 116 第2異常検出部
 117 位置情報記録部
 118 補正値算出部
 120 記憶部
 121 位置FB切り換えスイッチ
 121a 接点
 121b 接点
 122 速度FB切り換えスイッチ
 122a 接点
 122b 接点
 150 モータ
 151 ロータリエンコーダ(エンコーダ)
 1511 フィードバックケーブル
 152 連結機構
 1521 カップリング
 1522 ナット
 1523 ボールねじ
 153 テーブル
 154 別置検出器
 1541 フィードバックケーブル

Claims (5)

  1.  工作機械、ロボット、又は産業機械のモータを制御するモータ制御装置において、
     制御部を備え、
     前記制御部は、
     検出器としての別置検出器、又は前記別置検出器に接続されるフィードバックケーブルの異常を検出する第1異常検出部と、
     検出器としての、モータのロータリエンコーダ、又は前記ロータリエンコーダに接続されるフィードバックケーブルの異常を検出する第2異常検出部と、
     フルクロ―ズド制御からセミクローズド制御、又は別置検出器のみの制御に切り換える切り換え部と、を備え、
     前記切り換え部は、前記第1異常検出部、又は前記第2異常検出部のいずれかにおいて異常を検出したとき、異常を検出していない、いずれかの前記検出器のみを使用した制御に切り換えることを特徴とするモータ制御装置。
  2.  第1異常検出部又は第2異常検出部は、信号又は位置情報の不通から異常を検出し判断することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  3.  前記制御部は、さらに、
     前記ロータリエンコーダにより検出される位置情報と、前記別置検出器により検出される位置情報と、に基づいて、位置誤差を算出する補正値算出部を有し、
     前記切り換え部は、フルクロ―ズド制御からセミクローズド制御に切り換えるときに、前記補正値算出部により算出した補正値に基づいて、前記ロータリエンコーダにより検出される位置情報を補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。
  4.  記憶部を備え、
     前記制御部は、さらに、
     少なくとも前記ロータリエンコーダにより一番最近に検出された位置情報と、前記別置検出器により一番最近に検出された位置情報と、を前記記憶部に記憶する位置情報記録部を備え、
     前記補正値算出部は、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づいて、位置誤差を算出することを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。
  5.  記憶部を備え、
     前記補正値算出部は、前記ロータリエンコーダにより一番最近に検出された位置情報と、前記別置検出器により一番最近に検出された位置情報と、に基づいて算出した補正値を前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60154110A (ja) * 1984-01-24 1985-08-13 Seiko Epson Corp ロ−タリエンコ−ダの異常検出方法
JP2007272720A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Fanuc Ltd 電動機制御装置
JP2010271854A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Fanuc Ltd デュアル位置フィードバック制御を行うサーボ制御装置
JP2018207695A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 ファナック株式会社 サーボモータ制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60154110A (ja) * 1984-01-24 1985-08-13 Seiko Epson Corp ロ−タリエンコ−ダの異常検出方法
JP2007272720A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Fanuc Ltd 電動機制御装置
JP2010271854A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Fanuc Ltd デュアル位置フィードバック制御を行うサーボ制御装置
JP2018207695A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 ファナック株式会社 サーボモータ制御装置

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