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    公开号:WO1989012266A1
    申请号:PCT/JP1989/000540
    申请日:1989-05-30
    公开日:1989-12-14
    发明作者:Hajimu Kishi；Naoki Fujita；Haruyuki Ishikawa
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] サーボ系にぉける過大位匱偏差検出装 g
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 サーボ系にぉける過大な位萤偏差の発生を 適正に検出でき る検出装置に閬する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] ー般に、 1 っ以上の可動部の各々をこれに関連する 1 っ以上の軸に関してサーボモー タ にょ り駆動する タ ィブ の各種機械たと ぇば産業用ロボッ ト， N Cェ作機械等は、 数値制御装匿から送出される移動指令に応動する各軸の サーボ系を備ぇてぃる。 各サーボ系は、 典型的には、 移 動指令に応じて周期的にパルス分配を行ぅ。 すなゎち、 ーパルス分配周期での各軸サーボモー タの目標移動量に 対応す る数のパルスを当該囿期中の移動速度が均等にな る様に分配し、 これにょ り各軸サーボモー タひぃては各 機械可勳部を目標移動位置に駆動する。 そ して、 機械の 運転中、 各サ -ボモ - タの目標移動位置と実際移動位蚩 との偏差が許容値を超ぇたか否かを検出し、 この実際位 匮偏差が許容値を超ぇたときサーボ系での異常， サーボ モータの過負荷状態ぁる ぃは機械可動部と異物等との間 での干涉の発生等に起因して異常が発生したと判別して サーボ乇ータを駆動停止し、 サーボ系ぉょびサーボモー タを保護してぃる。
    [0007] サーボモー タの目標移動量ぉょび目標移動速度がパル ス分配周期同士間で変化するケー スは、 複雑な構造の機 搆部の先端点をぁる経路に沿ってー定速度で動作ざせょ ぅとする様な場合の各軸にぉぃてょくぁるが、 この場合 サーボ系の応答遅れは目標移動速度が大き くなるほど大 き くなる。 そこで従来は、 位匿偏差の許容値をサーボモ ータの最大回転速度に応じて固定的に設定し、 この最大 回転速度に対応する目標移動速度が与ぇられてサーボ系 の応答遅れが最大になった場合にも、 この正常な応答遅 れに起因しで增大した実際位置偏差をもって異常の発生 と誤って判別しなぃょぅにしてぃる。
    [0008] しかしながら、 上記従来技術にょれば、 例ぇば機械の 或る可動部が低速移動中に異物と干渉するに至った場合 にも、 最大モータ回転速度に応じて固定的に設定した許 容値を実際位置偏差が超ぇなぃ限り異常の発生は検出さ れず、 当該可動部に関連するサーボモータは駆動され続 ける。 この結果、 サーボモータに過大電流が流れモータ 出カトルクが過度に增大し、 サ-ボモータぉょび機械の 可動機構が損傷することがぁる。
    [0009] 発 明 の 閎 示
    [0010] 本発明の目的は、 広ぃサーボモータ回転速度域にっぃ てサーボ系にぉける過大位 g偏差の発生を適正に検出し てサーボモータの過負荷状態等を正確かっ迅速に判別で きる検出装匿を提供することにぁる。
    [0011] 上述の目的を達成するため、 移動指令に応じてパルス 分配を周期的に実行するサーボ系に適用ざれる、 本発明 の過大位 g偏差検出裝 gは、 パルス分配量を記恡するた めの手段と、 斯 く 記憶したパルス分配量に基づぃてサー ボ系での位蚩偏差の許容値を算出するための手段と、 実 際位萤偏差が許容値を超ぇたか否かを判別するための手 段とを備ぇる。
    [0012] 好ま し く は、 記恡手段は最新の複数のパルス分配周期 にぉける夫々のパルス分配量を記憶し、 箅出手段はこれ らパルス分配量の最大値に基づぃて位箧偏差の許容値を 箅出する。
    [0013] 上述のょ ぅに、 本発明にょれば、 サーボ系での実際位 置偏差が、 パルス分配量好ま し く は最新の複数のパルス 分配周期にぉけるパルス分配量の最大値に基づぃて算出 した位匿偏差の許容値を超ぇたか否かを判別するょ ぅに したので、 目標移動速度の変化に応じて変化する許容値 を過大位 g偏差判別基準値と して用ぃて、 サーボ系の異 常， サーボモー タの過負荷状態， 機械可勳部と異物等と の千涉の発生等に起因するサーボ系での過大位置偏差の 発生を広ぃサーボモー タ回転速度域にっぃて適正に検出 できる。
    [0014] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0015] 第 1 図は本発明のー実施例にょ る数値制御装箧及びそ の阓辺要素を示す概略図、 第 2図は第 1 図の数値制御装 箧にょ り実行される過大位蚩偏差判別処理用制御ブログ ラムを示すフロ ーチャ ー ト、 ぉょび、 第 3 図は第 2図の 過大位 g偏差検出処理で用ぃられるパルス分配量記憶テ ーブルを示す図でぁる。 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 第 1 図にぉぃて、 数値制御装匿 1 00はサーボモータ を駆動源として用ぃた各種檨械例ぇば N Cェ作機械 （図 示省略〉 に装備ざれるもので、 中央処理装匿 （以下、 C P Uとぃぅ） 1 を備ぇてぃる。 C P U 1 には、 R OM2, R A M 3 , 不揮発性 RAM4， C R T表示裝匱付き手動 データ入カ装匿 （以下、 C R T /MD I とぃぅ） 5及び 軸制御器 6がバス 7を介して夫々接続されてぃる。 軸制 御器 6には各軸のサーボァンプ （ 1 っの軸に関連するサ ーボァンプのみを符号 8で示す） が接続され、 各該サ- ボァンブにはバルスコーダを付設したサーボモータ （サ ーボァンブ 8に対応するパルスコーダぉょびサーボモー タのみを符号 P Cぉょび Mで夫々示す） が接続されてぃ る ο
    [0017] 詳し く は、 R O M 2は C P U 1 にょ り実行ざれる各種 制御ブログラムを格納し、 不揮発性 RAM4は、 例ぇば テーブリ ーダ （図示省略） を介して入カした N Cプログ ラム， C R T /MD I 5を介して入カした各種設定デー 夕たとぇば後述の位 g偏差の許容値の算出に用ぃる比例 定数 K等を格納するためのもので、 RAM 3は C P U 1 にょる演算結果ぉょびデータの一時記億等に用ぃられる。 軸制御器 6は、 例ぇばマィクロコンピュータょ りなり、 サーボァンプ 8 と協働して云ゎゅるソフ ト ゥェァサーボ 系を構成してぃる。 すなゎち、 軸制御器 6は、 不揮発性 R AM 4から読出した N Cプログ 'ラムに含まれる移動指 令 （目標移動位置， 目標移動速度） に応じて C P U 1 か ら所定の周期で分配ざれる移動指令パルスを入カし、 各 阇期でのパルス分配量を加箅し、 加算値を記恡するょ ぅ にされてぃる。 そして、 軸制御器 6は、 パルスコーダ P Cから フ ィ ー ドバックパルスを入カする度にこの記憶加 算値をデク リ メ ン ト して目標移動位匿と実際現在位蛋と の差 （位匿偏差〉 を求めるょ ぅにざれ、 更に、 当該位 g 偏差に基づぃて求めた速度指令値と上記フ ィ ー ドバック パルスに基づぃて求めた実際速度との差に応じた ト ルク 指令をサーボァンブ 8に送出してサーボモー タを駆動す るょ ぅ になってぃる。
    [0018] また、 R A M 3 には、 C P U 1 から送出ざれる最新の n + 1 回の周期での分配パルス量を夫々記憶するための n + 1 個のレコ ー ド部ょ り なるテーブル T B (第 3図〉 が設け られてぃる。
    [0019] 以下、 上記構成の数値制御裝置の作用を説明する。 数値制御装置の C P U 1 は上述のパルス分配処理をタ スク処理と して所定の周期で実行すると共に、 過大位蚩 偏差検出処理 （第 2図） を舍む各種処理をパルス分配処 理に統ぃてこれとは夫々別のタスク処理と して当該周期 で実行する。
    [0020] この過大位匿偏差検出処理の閲始時、 C P U 1 は、 先 ず、 第 3図に示すチーブル T Bの第 i ( i = 0 , 1 ， ♦ • ♦， n ) 番目のレコー ド部を表す指標 「 i 」 が Γ n J ょ り大き ぃか否かを判別する （ステップ S 1 ) 。 この指 標 「 i 」 は電源投入時に値 Γ 0」 に初期化ざれ、 ここで は i = 0 ( < n ) でぁるのでスチップ S 1 での判別結果 は否定となり、 スチッブ S 2に移行して、 今回の、 すな ゎち直前のパルス分配処理で得たパルス分配量 V i を指 標 「 i j に対応する第 i 番目のレコー ド部に記憶する。
    [0021] 次に、 C P U 1 は、 第 0番目〜第 n番目のレコー ド部 に夫々記憶したパルス分配量 V 0〜 V n間の大小閲係を 比較してこれらパルス分配量の最大値 V m a Xを判別し てこれを読込む （ステップ S 3 ) 。 ここでは、 第 0番目 のレコー ド部以外のレコー ド部には 「 0 j が記憶されて ぃるので、 第 0番目のレコー ド部に記憶したパルス分配 量 V 0が最大値でぁると判別される。 次ぃで、 パルス分 配量の最大値 V m a Xと予め設定した比例定数 Kとの積 をサーボ系にぉける位 gルーブゲィン K pで除箅するこ とにょ りサーボ系にぉける位匿偏差の許容最大値 K ♦ V m a x K pを算出する （ステッブ S 4〉 。 そして、 サ ーボモータ Mの今回周期での目標位 gと現在位 gとの偏 差 （実際位箧懾差） を軸制御器 6から読込み （ステッブ S 5 ) 、 位置偏差の実際値が許容最大値以上でぁるか否 かを判別する （ステッブ S 6 ) 。
    [0022] 実際位箧偏差が許容最大値以上でぁれば、 C P U 1は、 上述の各種原因 （サーボ系の異常， サーボ乇ータの過負 荷状態， 機械可動部と異物等との干渉の発生など） のぃ ずれかに起因してサーボ系に過大位 g偏差が発生したと 判別してサーボモータ Mを停止ざせると共に、 C R T Z M D I 5の C R T画面上にァラームメ ッセージを表示ざ せる （ステッブ S 7 ) 。 ー方、 実際位 g偏差が許容最大 値ょ り小ざければ、 ステッブ S 8にぉぃて指標 「 i 」 に 「 1 」 を加算して今回闳期での過大位蚩偏差検出処理を 終了する。
    [0023] 過大位萤偏差が発生しなければ、 C P U 1 は上述のパ ルス分配処理及び過大位置偏差検出処理を含む各種処理 を所定の周期で引続き実行する。 この結果、 指標 「 i 」 が Γ 1 」 づっ更新されっっ、 最新のパルス分配量がテー ブル T Bの第 i 番目のレコー ド部に記憶される。 そして、 ステッブ S 1 にぉぃて指標 「 i 」 が最終レコー ド部を表 す値 r n」 を超ぇ、 従って、 η + 1 回にゎたる過大位 g 偏差検出処理の終了に伴って第 0〜第 n番目のレコ ー ド 部の全てに夫々の レコー ド部に対応するパルス分配量が 記憶済みでぁる と判別すると、 C P U 】 は指標 「 i j を 値 Γ 0」 にセッ ト する （ステップ 9 ) 。 この結果、 ステ ッブ S 9に続く ステッブ S 2にぉぃて、 今回周期 ( n + 2回目の周期） でのパルス分配量が、 最初の周期 （ n = 0 ) で記恡したパルス分配量 V Oに代ゎって第 0番目の レコー ド部に記恡される。
    [0024] そして、 その後の周期でのパルス分配量は第 1 番目以 降のレコ ー ド部に夫々記憶され、 さ らに指標 「 i 」 が値 「 n」 を超ぇる度に指標 「 i 」 が値 「 0 J にセッ ト され る。 この結果、 テーブル T Bに記 ϋざれたパルス分配量 がサィ ク リ ック に更新され、 当該チーブルには常に最新 の n + 1 回の周期でのパルス分配量が記 iざれる。
    [0025] 結果と して、 位置偏差の許容最大値は、 最新の移動指 令 （目標移動位置， 目標移動速度） に応じて算出され、 目標移勳速度が大きければ大きぃ値を、 小さければ小さ ぃ値をとる。 換言すれば、 位置偏差の許容最大値すなゎ ち過大位匿偏差検出上の判別基準値が広ぃサーボモ-タ 回転速度域にっぃて適正化される。 すなゎち、 目標移動 速度の最大サーボモータ回転速度への増大に伴ってサー ボ系の応答が正常な最大遅れを来したときにも、 実際位 置偏差が正常な最大遲れに対応する値を超ぇなぃ限り過 大位箧偏差が生じたと誤って判別しなぃょぅな大きぃ値 まで許容最大値が目標移動速度の增大に伴って增大変化 する。 また、 実際位置偏差が低移動速度時でのサーボモ ータ過負荷状態などに発生する位箧偏差を超ぇるとこれ が直ちに過大位 g偏差の発生として検出されるょぅな小 ざぃ値まで許容最大値が目標移動速度の減少に伴って減 少変化する。 そして、 この可変の許容最大値に基づぃて 過大位箧懾差の発生が検出されるとサーボモータが駆動 停止され、 サーボモータぉょびサーボ系の保護が図られ ¾o
    [0026] 上記実施例では本発明をソフ ト ゥェァサーボ系に適用 した場合にっぃて説明したが、 本発明はこれに限定され るものではなく、 例ぇば、 ェラー レジスタを含む通常の ハー ドゥェァで構成したサーボ系に適用しても良ぃ。 ま た、 上記実施例では N Cェ作機械のサーボ系に適用した 場合にっぃて説明したが、 サーボモー タを駆勳源とする 各種機械たとぇば産業用ロボッ ト に適用しても良ぃ。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 移勳指令に応じてバルス分配を周期的に実行するサ ーボ系にぉけるパルス分配量を記憶するための手段と、 斯く記憶したパルス分配量に基づぃて前記サーボ系で の位箧偏差の許容値を箅出するための手段と、 実際位 箧偏差が前記許容値を超ぇたか否かを判別するための 手段とを備ぇるサーボ系にぉける過大位 g偏差検出装
    2 . 前記箅出手段は、 前記記億パルス分配量と前記サ- ボ系にぉける位 gルーブゲィンとに基づぃて前記位 g 偏差の許容値を箅出する請求の範囲第 1項記载のサー ボ系にぉける過大位置偏差検出装 g。
    3 . 前記算出手段は、 前記記億パルス分配量と予め設定 した比例定数との稹を前記位 gループゲィンで除算す ることにょ り前記位 g偏差の許容値を算出する請求の 範囲第 2項記载のサーボ系にぉける過大位置偏差検出
    4. 前記判別手段は前記実際位 g偏差が前記許容値を超 ぇたと判別したとき過大位置偏差の発生を表す信号を 出カし、 前記過大位 g偏差検出装置は、 前記判別手段 の前記出カ信号に応じて当該出カ信号に閲连するサー ボモータを駆動停止する機械に装備される請求の範囲 第 1項記载のサ -ボ系にぉける過大位匱偏差検出装萤 {
    5 . 前記記憶手段は最新の複数のパルス分配周期にぉけ る夫々のパルス分配量を記憶し、 前記算出手段はこれ らパルス分配量の最大値に基づぃて前記位置偏差の許 容値を算出する請求の範囲第 〗 項記载のサーボ系にぉ ける過大位置偏差検出装匮。
    . 前記算出手段は、 前記記恡パルス分配量の最大値と 前記サーボ系にぉける位箧ルーブゲィ ンとに基づぃて 前記位置偏差の許容値を算出する請求の範囲第 5項記 载のサーボ系にぉける過大位置偏差検出装置。
    . 前記算出手段は、 前記記憶パルス分配量の最大値と 予め設定した比例定数との積を前記位置ルーブゲィン で除箅するこ とにょ り 前記位置偏差の許容値を箅出す る請求の範囲第 6項記载のサーボ系にぉける過大位置 偏差検出装蚩。
    前記判別手段は前記実際位箧偏差が前記許容値を超 ぇたと判別した とき過大位置偏差の発生を表す信号を 出カし、 前記過大位匿偏差検出装置は、 前記判別手段 の前記出カ信号に応じて当該出カ信号に関連するサー ボモー タを駆動停止する機械に装備される請求の範囲 第 5項記载のサーボ系にぉける過大位置偏差検出裝匱。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US5055754A|1991-10-08|
    KR900702439A|1990-12-07|
    JPH01308181A|1989-12-12|
    JP2673543B2|1997-11-05|
    EP0378690A1|1990-07-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-12-14| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-12-14| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-01-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989906440 Country of ref document: EP |
    1990-07-25| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989906440 Country of ref document: EP |
    1992-04-23| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1989906440 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    JP63/132553||1988-06-01||KR1019900700137A| KR900702439A|1988-06-01|1990-01-24|서어보계에 있어서의 과대위치편차 검출장치|
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