(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの電流指令値を最大電流制限値にて出力する時間が所定の異常判定時間（Ｔｅ）以上続いた場合には、その後の前記電流指令値を前記最大電流制限値より低くかつ前記電流指令値の出力時間経過に応じて低減する低減電流制限値により制限し、前記低減電流制限値により制限する時間が所定の判定時間（Ｔｈ１・Ｔｈ２）に達したら前記低減電流制限値を定格トルク電流値より小さな小電流制限値に制限し、さらに所定時間（Ｔｈ３）経過後に前記電流指令値の制限を前記最大電流制限値に戻し、
前記電流指令値が前記定格トルク電流値以上の場合の前記定格トルク電流値に対する電流の差分とその流れた時間との積による過大電流量が、前記電流指令値が前記小電流制限値になった場合の前記定格トルク電流値に対する電流の差分とその流れた時間との積による小電流制限量以下になるように、前記小電流制限値に制限する前記所定時間（Ｔｈ３）が設定されていることを特徴とするサーボモータの制御方法。
【請求項２】
前記低減電流制限値が、段階的に低減することを特徴とする請求項１に記載のサーボモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、サーボモータは、工作機械やロボットなどの動作におけるスタートやストップあるいは反転などに高い応答性が要求される分野において広く使用されている。そのようなサーボモータの制御にあっては、典型的には、被制御量（例えばモータ回転速度）がその指令値に一致するように、通常スイッチング素子からなる駆動回路にマイクロコンピュータなどから適切なＰＷＭ信号を供給する形で行われる。
【０００３】
上記サーボモータの制御の一例を図２に示されるサーボシステムについて示す。図２に示されるように、サーボモータ１を制御する制御回路１０には、エンコーダからの信号を処理してサーボモータ１の回転速度を検出する回転速度検出部２と、検出されたモータ回転速度と速度指令値とに基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出部３と、モータ電流を検出する電流検出部４と、算出された電流指令値と検出されたモータ電流値とに基づいてＰＷＭ信号を決定するＰＷＭ制御部５と、ＰＷＭ信号に従って動作しサーボモータ１に電流を流して駆動する駆動回路６とが設けられている。なお、駆動回路６は例えばＦＥＴやバイポーラトランジスタのような複数のスイッチング素子からなる。
【０００４】
このようなサーボシステムを産業用の多軸ロボットなどに用いた場合に、例えばロボットアームが移動途中で重量物に衝当すると、上記速度指令値を維持しようとして電流指令値を上昇させることになる。その電流指令値がサーボモータ１における電流上限値（図３のＩmax）を許容し得る時間であって良いエラー判定時間（図３のＴｅ）以上続いた場合には、サーボモータ１や駆動回路６（ドライバ）の保護のために、サーボモータ１を停止させるなどの異常処理を行うようにしている。
【０００５】
図３に示されるように、電流指令値の出力を、電流制限値Ｉmaxに達しない場合や電流制限値Ｉmaxに達してもエラー判定時間Ｔｅ内の場合にはそのまま続行して良い。それに対して、電流指令値が電流制限値Ｉmaxに達した状態がエラー判定時間Ｔｅ以上継続した場合には、そのエラー判定時間Ｔｅ経過時に、エラーフラグを立てて電流指令値の出力を停止することにより上記異常処理を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
サーボシステムにおける上記異常処理にあっては、電流制限値が高過ぎたり許容時間が長過ぎたりすると異常判定前にサーボモータやドライバが壊れてしまう。それに対して、許容時間を短くすることや電流制限値を低めに設定することでサーボモータやドライバの保護が可能である。
【０００７】
しかしながら、上述した産業用多軸ロボットなどにあっては、上記異常処理によりサーボモータが瞬時に停止すると、その停止した時が動作途中の不安定な状態であった場合にはロボットの姿勢が不安定になり、その場合には異常発生後の復帰処理が煩雑化するなどの問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、サーボモータを用いたシステムの異常処理時の不安定状態を回避し得るために、本発明に於いては、モータの電流指令値を最大電流制限値にて出力する時間が所定の異常判定時間（Ｔｅ）以上続いた場合には、その後の前記電流指令値を前記最大電流制限値より低くかつ前記電流指令値の出力時間経過に応じて低減する低減電流制限値により制限し、前記低減電流制限値により制限する時間が所定の判定時間（Ｔｈ１・Ｔｈ２）に達したら前記低減電流制限値を定格トルク電流値より小さな小電流制限値に制限し、さらに所定時間（Ｔｈ３）経過後に前記電流指令値の制限を前記最大電流制限値に戻し、前記電流指令値が前記定格トルク電流値以上の場合の前記定格トルク電流値に対する電流の差分とその流れた時間との積による過大電流量が、前記電流指令値が前記小電流制限値になった場合の前記定格トルク電流値に対する電流の差分とその流れた時間との積による小電流制限量以下になるように、前記小電流制限値に制限する前記所定時間（Ｔｈ３）が設定されていることとした。
【０００９】
これによれば、異常判定後にも低減電流制限値による電流指令値を出力し続けることができるため、瞬時停止により例えば不安定な姿勢で停止するような弊害を回避することができると共に、障害物へ突き当たって大電流を流し続けることによりサーボモータやドライバが熱破壊してしまうなどの不都合を回避することができる。また、電流指令値の低減により、発生トルクも低下していくので、動作を停止する制御を行うような場合に安全に停止させることができる。
【００１０】
また、定格トルク電流値以上の電流指令値を出力することにより過熱したサーボモータやドライバを、定格トルク電流値より小さな小電流制限値に制限することによりサーボモータの駆動を停止することなく上記過熱した分を冷却することができる。そして、冷却に十分な所定時間経過後には初期状態の電流指令値に対する制限を最大電流制限値に戻すことにより、異常による動作を繰り返すような場合でもサーボモータやドライバの熱破壊を防止することができる。
【００１１】
さらに、前記電流指令値が前記定格トルク電流値以上の場合の前記定格トルク電流値に対する電流の差分とその流れた時間との積による過大電流量が、前記電流指令値が前記小電流制限値になった場合の前記定格トルク電流値に対する電流の差分とその流れた時間との積による小電流制限量以下になるように、前記小電流制限値に制限する前記所定時間（Ｔｈ３）が設定されている。この場合の過大電流量とは定格トルク電流値に対してそれ以上流した部分の面積に相当し、小電流制限量とは小電流制限値で流した部分の定格トルク電流値に対する面積に相当する。このように、電流指令値が定格トルク電流値以上になって過大に流した電流量が生じた場合には、定格トルク電流値以下の小電流制限値にすると共に、その状態に制限する時間を小電流制限値による定格トルク電流値に対する電流量が過大電流量以上になるように設定することにより、定格トルク電流値以上流して過熱した分を、サーボモータやドライバの駆動を停止することなく冷却することができると共に、サーボモータの仕様違いにも同一の制御プログラムで対応でき、汎用性のある制御を構築できる。
【００１２】
特に、前記低減電流制限値が、段階的に低減することにすれば、低減電流制限値と段階毎に電流指令値を出力する時間とをマップ化することができ、簡単な制御で上記目的を達成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に基づくサーボモータの制御要領を示すタイムチャートである。本発明が適用されるサーボシステムは従来例の図２で示したものと同様であって良く、その図示及び詳細な説明を省略する。また、図において、最大電流制限値Ｉmaxは従来例と同様であって良く、また、その最大電流制限値Ｉmaxを流し得る時間に相当する異常判定時間Ｔｅが設定されている。
【００１５】
図に示されるように、電流指令値が上昇して最大電流制限値Ｉmaxに制限された値になり、かつその最大電流制限値Ｉmaxにて出力され続けてその出力継続時間が異常判定時間Ｔｅに達した場合には、異常な電流指令制御であると判断し、その後の電流指令値を低減電流制限値として最大電流制限値Ｉmaxより低い第１の電流制限値Ｉs1に制限する。
【００１６】
このように、電流指令値を、異常処理で即座にモータ停止状態にするのではなく、第１の電流制限値Ｉs1にて出力するようにすることから、異常判定後にもサーボモータ１を駆動させることができる。これにより、例えば産業用多軸ロボットにおいて不安定な状態の時に瞬時に停止してしまい、その後の復帰処理において作業し難くなることを回避することができる。
【００１７】
また、図１に示されるように電流指令値を上記第１の電流制限値Ｉs1にて出力し続ける時間が第１の判定時間Ｔh1に達したら、第１の電流制限値Ｉs1より低い第２の電流制限値Ｉs2を設定し、その後の電流指令値を低減電流制限値としての第２の電流制限値Ｉs2に制限するようにしている。
【００１８】
このように、電流指令値を徐々に低減することにより、上記した瞬時停止による弊害を回避すると共に、例えばロボットアームがその移動範囲内に不意に入ってきた重量物に衝当した場合に、大電流を流し続けることによりサーボモータ１や駆動回路６（ドライバ）が熱破壊してしまうなどの不都合を回避することができる。また、電流指令値の低減により、発生トルクも低下していくので、動作を停止する制御を行うような場合に安全に停止させることができる。
【００１９】
さらに、図１に示されるように電流指令値を上記第２の電流制限値Ｉs2にて出力し続ける時間が第２の判定時間Ｔh2に達したら、定格トルク電流値Ｉｔより低い小電流制限値としての第３の電流制限値Ｉs3を設定し、その後の電流指令値を第３の電流制限値Ｉs3に制限するようにしている。そして、この第３の電流制限値Ｉs3による電流指令値を出力し続けるように制限する所定時間として第３の判定時間Ｔh3を設定している。
【００２０】
このように異常判定により電流指令値を徐々に低減しているが、定格トルク電流値Ｉｔ以上の電流指令値に応じて流れた過大電流によりサーボモータ１や駆動回路６（ドライバ）が過熱する。そのため、上記第３の電流制限値Ｉs3にて制限することにより定格トルク電流値Ｉｔよりも低い電流を流して、それによりサーボモータ１の駆動を停止することなく上記過熱した分を冷却するようにしている。
【００２１】
なお、この第３の判定時間Ｔh3の長さは、図１に示されるように、電流指令値が定格トルク電流値Ｉｔ以上で出力されている間の面積（過大電流量）Ａが、電流指令値が定格トルク電流値Ｉｔ以下の上記第３の電流制限値Ｉs3で出力されている間、すなわち定格トルク電流値Ｉｔに対して不足する部分の面積（小電流制限量）Ｂ以下（Ａ≦Ｂ）になるように設定されていて良い。
【００２２】
そして、第３の電流制限値Ｉs3にて第３の判定時間Ｔh3が経過することにより、上記したようにサーボモータ１や駆動回路６（ドライバ）を冷却して元の状態（温度）に戻すことができるため、第３の判定時間Ｔh3の経過時に電流指令値に対する制限を初期状態の最大電流制限値Ｉmaxとして良い。このようにすることにより、上記したような異常による動作を繰り返すような場合でも、過大電流により過熱した分を冷却することができ、サーボモータ１や駆動回路６（ドライバ）の熱破壊を防止することができる。
【００２３】
また、上記したように動作中の電流量（上記面積）の比較で良いことから、そのように設計した同一のプログラムを仕様違いのサーボモータに対しても容易に適用でき、汎用性が高い。
【００２４】
なお、本図示例では低減電流制限値を段階的に下げたが、段階的に下げることに限られるものではなく、所定の関数に基づいて低下させるようにしても良く、例えば曲線状に低減させる場合には低電流制限値の切り替わり時のトルク変動を無くした円滑な制御を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、異常判定後にも低減電流制限値による電流指令値を出力し続けることができるため、瞬時停止により例えば不安定な姿勢で停止するような弊害を回避することができると共に、障害物へ突き当たって大電流を流し続けることによりサーボモータやドライバが熱破壊してしまうなどの不都合を回避することができる。また、電流指令値の低減により、発生トルクも低下していくので、動作を停止する制御を行うような場合に安全に停止させることができる。
【００２６】
また、定格トルク電流値以上の電流指令値を出力することにより過熱したサーボモータやドライバを、定格トルク電流値より小さな小電流制限値に制限することによりサーボモータの駆動を停止することなく上記過熱した分を冷却することができると共に、冷却に十分な所定時間経過後には初期状態の電流指令値に対する制限を最大電流制限値に戻すことにより、異常による動作を繰り返すような場合でもサーボモータやドライバの熱破壊を防止することができる。
【００２７】
また、定格トルク電流値を基準として、それぞれの電流制限値とその流した時間との積による両面積の比較において小電流制限値による面積の方が大きくなるように、小電流制限値に制限する時間を設定することにより、定格トルク電流値以上流して過熱した分を、サーボモータやドライバの駆動を停止することなく冷却することができると共に、サーボモータの仕様違いにも同一の制御プログラムで対応でき、汎用性のある制御を構築できる。
【００２８】
特に、低減電流制限値が段階的に低減することによれば、低減電流制限値と段階毎に電流指令値を出力する時間とをマップ化することができ、簡単な制御で上記目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくサーボモータの制御要領を示すタイムチャート。
【図２】サーボシステムの概略を示すブロック図。
【図３】従来のサーボモータの制御要領を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１  サーボモータ
２  回転速度検出部
３  電流指令値算出部
４  電流検出部
５  ＰＷＭ制御部
６  駆動回路
１０  制御回路
【図１】
0003712956.tif 000002
【図２】
0003712956.tif 000003
【図３】
0003712956.tif 000004