(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する状態監視回路を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【請求項２】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する状態監視回路を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【請求項３】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第１状態監視回路と、
サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第２状態監視回路と、
前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を最大値から所定の減少パターンで電流制限値まで減少させる電流制限値発生回路と、
を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【請求項４】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第１状態監視回路と、
サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第２状態監視回路と、
前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させる電流指令値切替回路と、
を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【請求項５】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第１状態監視回路と、
サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第２状態監視回路と、
前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させ、該新たな外部電流指令値に到達したときに位置制御ループの位置指令値を零に切替え、且つ該位置制御ループの偏差カウンタのカウンタ値を零にセットする切替・制御回路と、
を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【請求項６】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第１状態監視回路と、
サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第２状態監視回路と、
前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させ、該新たな外部電流指令値に到達したときに速度制御ループの速度指令値を零に切替える切替・制御回路と、
を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【請求項７】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラの制御回路において、
サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第１状態監視回路と、
サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する第２状態監視回路と、
前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させ、該新たな外部電流指令値に到達したときにサーボモータに付加されたブレーキを投入する切替・制御回路と、
を備えたことを特徴とするサーボコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のサーボコントローラの従来のブロック構成図を図１０に示す。
図１０において、１は、例えば、永久磁石式同期電動機などのサーボモータ、２はサーボモータ１の位置および速度を検出するパルスジェネレータ（ＰＧ）、１０はサーボコントローラである。
【０００３】
サーボコントローラ１０は、位置制御ループを構成する偏差カウンタ１１と、偏差カウンタ１１の出力を速度指令値として速度制御ループを構成する速度調節速度調節器１２および速度検出器１３と、速度調節器１２の出力を電流指令値とし、この電流指令値に基づく電流制御ループ１４とを備えている。
サーボコントローラ１０の動作を、図１０を参照しつつ、以下に説明する。
【０００４】
外部より指令される位置指令値はパルス列で与えられ、偏差カウンタ１１では該パルス列の個々のパルスとパルスジェネレータ２のパルスとの偏差を積算し、この積算値（溜まりパルスと称する）を速度指令値として出力する。速度調節器１２では前記速度指令値と、パルスジェネレータ２と速度検出器１３とを介したサーボモータ１の速度検出値との偏差を速度調節部１２ａにより比例・積分演算し、この演算値を出力制限部１２ｂによりサーボモータ１の最大加速，減速電流以内に制限して、この値を電流指令値として出力する。この電流指令値を受ける電流調節部及びインバータなどの電力変換部からなる電流制御ループ１４では、サーボモータ１に所望の加速，減速電流または定常電流を流すようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のサーボコントローラ１０によると、例えばワークの送りにサーボモータ１を使用し、このワークをストッパに押し当てて前進できないような位置決めをする用途の場合（以下、当て止め停止と称する）、この当て止め停止時にワークをストッパに一定のスラストで押し当てるに必要なサーボモータ１の電流（トルク）を電流調節器１２の出力制限部１２ｂの制限値としていた。
【０００６】
そのために、前記当て止め停止時以外のワークの送りのときにも、前記制限値以内でサーボモータが動作をするので、送りのサイクルタイムが長くなるという問題があった。
この発明の目的は、上記問題点を解決するサーボコントローラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
サーボモータを位置制御ループと速度制御ループと電流制御ループとにより制御するサーボコントローラにおいて、
この第１の発明は、サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零で且つ前記位置偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する状態監視回路を備え、
また第２の発明は、サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とを入力し、該速度検出値が零で且つ前記速度偏差が所定の値を越えた状態になり、さらにこの状態で前記電流指令値が最大値のまま所定の時間を経過したときに外部へその状態信号を出力する状態監視回路を備える。
【０００８】
第３〜７の発明は、前記サーボコントローラに前記第１の発明の状態監視回路を第１状態監視回路とし、前記第２の発明の状態監視回路を第２状態監視回路としてそれぞれ備え、
第３の発明は、さらに前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を最大値から所定の減少パターンで電流制限値まで減少させる電流制限値発生回路を備え、
第４の発明は、さらに前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させる電流指令値切替回路を備え、
第５の発明は、さらに前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させ、該新たな外部電流指令値に到達したときに位置制御ループの位置指令値を零に切替え、且つ該位置制御ループの偏差カウンタのカウンタ値を零にセットする切替・制御回路を備え、
第６の発明は、さらに前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させ、該新たな外部電流指令値に到達したときに速度制御ループの速度指令値を零に切替える切替・制御回路を備え、
第７の発明は、さらに前記第１状態監視回路または第２状態監視回路のいずれか一方または双方が動作したときに前記電流指令値を速度制御ループの出力値から外部電流指令値に切替え、該外部電流指令値は前記電流指令値の最大値から所定の減少パターンで新たな外部電流指令値まで減少させ、該新たな外部電流指令値に到達したときにサーボモータに付加されたブレーキを投入する切替・制御回路を備える。
【０００９】
この第１の発明によれば、サーボモータの位置検出値と位置制御ループの位置偏差と電流制御ループの電流指令値とにより前記当て止め停止状態を検知する。また第２の発明によれば、サーボモータの速度検出値と速度制御ループの速度偏差と電流制御ループの電流指令値とにより前記当て止め停止状態を検知する。さらに第３〜７の発明は、前記第１の発明の当て止め停止状態を検知する第１状態監視回路と、前記第２の発明の当て止め停止状態を検知する第２状態監視回路と、第１状態監視回路または第２状態監視回路が動作したときに電流制御ループの電流指令値をサーボモータの最大加速，減速電流より十分小さい値で動作させるように作用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に記載するこの発明の実施例の説明において、図１０に示した従来のサーボコントローラと同一機能を有するものには同一符号を付している。
図１はこの発明の第１の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ２０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、状態監視回路２１とが備えられている。
【００１１】
図１に示す状態監視回路２１は第１〜第３の比較器とタイマとアンド素子とから構成され、サーボモータ１のパルスジェネレータ２を介して得られる位置検出値と偏差カウンタ１１の位置偏差と速度調節器１２の出力である電流指令値とを入力し、該位置検出値の変化が零になったことを第１比較器で検知し、且つ前記位置偏差が所定の値を越えたことを第２比較器で検知し、前記電流指令値がサーボモータ１の最大電流値のまま所定の時間を経過したことを第３比較器とタイマで検知し、第１比較器，第２比較器、タイマそれぞれの動作の論理積演算をアンド素子で行っている。すなわちアンド素子の条件が成立するときは前記当て止め停止状態である。なお、前記タイマの設定時間は、サーボモータ１の最大加速時間に基づいて調整される。
【００１２】
図２はこの発明の第２の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ３０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、状態監視回路３１とが備えられている。
図２に示す状態監視回路３１は第１〜第３の比較器とタイマとアンド素子とから構成され、サーボモータ１のパルスジェネレータ２と速度検出器１３とを介して得られる速度検出値と速度調節器１２の速度偏差と速度調節器１２の出力である電流指令値とを入力し、該速度検出値が零になったことを第１比較器で検知し、且つ前記速度偏差が所定の値を越えたことを第２比較器で検知し、前記電流指令値がサーボモータ１の最大電流値のまま所定の時間を経過したことを第３比較器とタイマで検知し、第１比較器，第２比較器、タイマそれぞれの動作の論理積演算をアンド素子で行っている。すなわちアンド素子の条件が成立するときは前記当て止め停止状態である。なお、前記タイマの設定時間は、サーボモータ１の最大加速時間に基づいて調整される。
【００１３】
図３はこの発明の第３の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ４０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、前記第１の実施例の状態監視回路２１と、前記第２の実施例の状態監視回路３１と、電流制限値発生回路４１とが備えられている。
【００１４】
図３に示す電流制限値発生回路４１には、状態監視回路２１または状態監視回路３１のいずれか一方または双方が動作したことを検知するオア素子と、該オア素子の動作により電圧調節器１２の出力制限部１２ｂの出力の電流指令値を最大値から所定の減少パターンで電流制限値（ＩＬ  ）まで減少させるパターン発生回路とを備えている。
【００１５】
図４は、前記パターン発生回路の波形例を示し、図４（イ）はサーボモータ１の最大電流値からステップ状に電流制限値（ＩＬ  ）まで減少させる例であり、図４（ロ）はサーボモータ１の最大電流値から直線状に電流制限値（ＩＬ  ）まで減少させる例であり、図４（ハ）はサーボモータ１の最大電流値から一次遅れ波形状に電流制限値（ＩＬ  ）まで減少させる例であり、いずれの場合にも電流制限値（ＩＬ  ）は、サーボモータ１の最大電流値である最大加速，減速電流より十分小さい値とし、例えば当て止め停止時にワークをストッパに一定のスラストで押し当てるに必要なサーボモータ１の電流値に相当する値とする。
【００１６】
図５はこの発明の第４の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ５０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、前記第１の実施例の状態監視回路２１と、前記第２の実施例の状態監視回路３１と、電流指令値切替回路５１とが備えられている。
【００１７】
図５に示す電流制限値発生回路５１には、状態監視回路２１または状態監視回路３１のいずれか一方または双方が動作したことを検知するオア素子と、該オア素子の動作により電流制御ループ１４の電流指令値を電圧調節器１２の出力値から外部電流指令値（ＩＳ  ）に切替えるスイッチと、電圧調節器１２の出力値から外部電流指令値（ＩＳ  ）まで所定の減少パターンで減少させるパターン発生回路とを備えている。
【００１８】
図６は、前記パターン発生回路の波形例を示し、図６（イ）はサーボモータ１の最大電流値からステップ状に外部電流指令値（ＩＳ  ）まで減少させる例であり、図６（ロ）はサーボモータ１の最大電流値から直線状に外部電流指令値（ＩＳ  まで減少させる例であり、図６（ハ）はサーボモータ１の最大電流値から一次遅れ波形状に外部電流指令値（ＩＳ  ）まで減少させる例であり、いずれの場合にも外部電流指令値（ＩＳ  ）は、サーボモータ１の最大電流値である最大加速，減速電流より十分小さい値とし、例えば当て止め停止時にワークをストッパに一定のスラストで押し当てるに必要なサーボモータ１の電流値に相当する値とする。
【００１９】
図７はこの発明の第５の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ６０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、前記第１の実施例の状態監視回路２１と、前記第２の実施例の状態監視回路３１と、切替・制御回路６１と、切替スイッチ６２とが備えられている。
【００２０】
図７に示す切替・制御回路６１は、第４の実施例の電流指令値切替回路５１と同様の機能をし、外部電流指令値（ＩＳ  ）を図６に示したいずれかの減少パターンで減少させ、最終的な外部電流指令値（ＩＳ  ）に到達したことを比較器で検知し（図６参照）、この比較器が動作したときに偏差カウンタ１１の位置指令値を零に切替スイッチ６２で切替え、且つ偏差カウンタ１１の前記溜まりパルスを零にセットする動作をする。
【００２１】
図８はこの発明の第６の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ７０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、前記第１の実施例の状態監視回路２１と、前記第２の実施例の状態監視回路３１と、切替・制御回路７１と、切替スイッチ７２とが備えられている。
【００２２】
図８に示す切替・制御回路７１は、第４の実施例の電流指令値切替回路５１と同様の機能をし、外部電流指令値（ＩＳ  ）を図６に示したいずれかの減少パターンで減少させ、最終的な外部電流指令値（ＩＳ  ）に到達したことを比較器で検知し（図６参照）、この比較器が動作したときに速度調節器１２のの速度指令値を零に切替スイッチ７２で切替える動作をする。
【００２３】
図９はこの発明の第７の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図であり、このサーボコントローラ８０には偏差カウンタ１１と、速度調節器１２と、速度検出器１３と、電流制御ループ１４と、前記第１の実施例の状態監視回路２１と、前記第２の実施例の状態監視回路３１と、切替・制御回路８１とが備えられている。さらにサーボモータ１には機械ブレーキ１ａが付加されている。
【００２４】
図９に示す切替・制御回路８１は、第４の実施例の電流指令値切替回路５１と同様の機能をし、外部電流指令値（ＩＳ  ）を図６に示したいずれかの減少パターンで減少させ、最終的な外部電流指令値（ＩＳ  ）に到達したことを比較器で検知し（図６参照）、この比較器が動作したときに機械ブレーキ１ａを投入させる動作をする。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、サーボモータの位置検出値，位置制御ループの位置偏差または速度検出値，速度偏差と電流制御ループの電流指令値とにより前記当て止め停止状態を検知でき、該当て止め停止状態を検知したときに電流制御ループの電流指令値をサーボモータの最大加速，減速電流より十分小さい値で動作させるので、このサーボモータとサーボコントローラとを搬送器、メカフィードなどの機械設備に適用すれば好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図２】この発明の第２の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図３】この発明の第３の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図４】図３の動作説明図
【図５】この発明の第４の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図６】図５の動作説明図
【図７】この発明の第５の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図８】この発明の第６の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図９】この発明の第７の実施例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【図１０】従来例を示すサーボコントローラのブロック構成図
【符号の説明】
１…サーボモータ、１ａ…ブレーキ、２…パルスジェネレータ、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０…サーボコントローラ、１１…偏差カウンタ、１２…速度調節器、１３…速度検出器、１４…電流制御ループ、２１，３１…状態監視回路、４１…電流制限値発生回路、５１…電流指令値切替回路、６１，７１，８１…切替・制御回路、６２，７２…切替スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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