(57)【要約】【課題】制御装置に設定された負荷イナーシャ値に異常があっても、モータを運転する前に未然にイナーシャ値の異常を検出して、実際の運転での振動等を防止する。【解決手段】モータ６に与えるトルク指令１０に模擬外乱トルク９を加え、所定の振動検出レベルを振動検出手段１にて検出させる。検出レベル以上の応答がなければ、模擬外乱トルク９を大きくするか、検出レベルの値を下げる。そのときの模擬外乱トルク９の大きさと振動の検出レベルの結果を比較し、負荷イナーシャ値が異常か否かを判別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置で設定された負荷イナーシャ値が異常か否かを判別する制御装置の負荷イナーシャ値の異常検出方法において、
加振手段によって所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加え、
モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを振動検出手段で検出し、
前記振動レベルと前記模擬外乱トルクの大きさとを比較することによって、設定された負荷イナーシャ値が異常であるか否かを判別することを特徴とする負荷イナーシャ値の異常検出方法。
【請求項２】
前記比較は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも大きくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の負荷イナーシャ値の異常検出方法。
【請求項３】
前記比較は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の負荷イナーシャ値の異常検出方法。
【請求項４】
前記比較は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、負荷イナーシャ値を下げ、前記振動レベルが小さくなれば、設定されていた前記負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の負荷イナーシャ値の異常検出方法。
【請求項５】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置で設定された負荷イナーシャ値が異常か否かを判別する制御装置の負荷イナーシャ値の検出方法において、
加振手段によって所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加え、
モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを振動検出手段で検出し、
前記モータを位置制御する場合、位置ループゲインと負荷イナーシャ値を含んだ速度ループゲインとを比較し、前記速度ループゲインが低いとき、或いは所定の時間以上に振動が続くとき、設定されていた前期負荷イナーシャ値が異常であると判別する負荷イナーシャ値の異常検出方法。
【請求項６】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、
所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加える加振手段と、
モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを検出する振動検出手段と、
前記振動レベルと前記模擬外乱トルクの大きさとを比較することによって設定された負荷イナーシャ値が異常であるか否かを判別する判別手段と、を具備したことを特徴とする制御装置。
【請求項７】
前記判別手段は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも大きくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の制御装置。
【請求項８】
前記判別手段は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の制御装置。
【請求項９】
前記判別手段は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、負荷イナーシャ値を下げ、前記振動レベルが小さくなれば、設定されていた前記負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の制御装置。
【請求項１０】
サーボモータを駆動する位置制御するサーボ制御装置において、
所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加える加振手段と、
モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを検出する振動検出手段と、
位置ループゲインと負荷イナーシャ値を含んだ速度ループゲインとを比較し、前記速度ループゲインが低いとき、或いは前記振動検出手段によって検出される振動が所定の時間以上に続くとき、設定されていた前記負荷イナーシャ値が異常であると判別する判別手段を備えたことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、ユーザ等によって設定されたイナーシャ値に異常がある場合、モータを通常運転する前にその異常を検出して、運転中の異常発生を未然に防止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボ制御装置においては、設定されたイナーシャ値が異常である場合の未然の検出方法等はなく、実際に負荷を運転させた時の振動等で過負荷や過速度等を検出し、値が異常と判断していた。例えば特許文献１のように、モータを運転し、そのモータの加速時間と、その時間を積分したトルクとから最適な負荷イナーシャを演算することでモータを運転していた。或いは特許文献２のように、モータを運転し、外乱推定オブザーバより得られた外乱トルク推定値と加速度情報を用いて、負荷イナーシャを推定していた。
【特許文献１】特開２００２―１５３０８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３１３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術ではイナーシャ値に異常がある場合、ある程度モータを運転して振動等を検出し、イナーシャ値の異常を判断していたため、制御対象の機械やモータ等を破損する等の問題があった。また、最初のイナーシャ値の設定が異常のまま一旦モータを運転すると、制御系は不安定になるので、一定の加速でなく加減速等を伴ってしまうようになる。このためモータが正常な動作ではなくなり、制御装置は更にイナーシャ値を正しく推定できなくなるという問題もあった。
本案はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、イナーシャ値に異常があってもモータを運転する前にイナーシャ値の異常を検出して、実際の運転での振動等を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は次のようにした。
請求項１に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置で設定された負荷イナーシャ値が異常か否かを判別する制御装置の負荷イナーシャ値の異常検出方法において、加振手段によって所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加え、モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを振動検出手段で検出し、前記振動レベルと前記模擬外乱トルクの大きさとを比較することによって、設定された負荷イナーシャ値が異常であるか否かを判別する負荷イナーシャ値の異常検出方法とした。
請求項２に記載の発明は、前記比較は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも大きくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の負荷イナーシャ値の異常検出方法とした。
請求項３に記載の発明は、前記比較は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の負荷イナーシャ値の異常検出方法とした。
請求項４に記載の発明は、前記比較は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、負荷イナーシャ値を下げ、前記振動レベルが小さくなれば、設定されていた前記負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の負荷イナーシャ値の異常検出方法とした。
請求項５に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置で設定された負荷イナーシャ値が異常か否かを判別する制御装置の負荷イナーシャ値の検出方法において、加振手段によって所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加え、モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを振動検出手段で検出し、前記モータを位置制御する場合、位置ループゲインと負荷イナーシャ値を含んだ速度ループゲインとを比較し、前記速度ループゲインが低いとき、或いは所定の時間以上に振動が続くとき、設定されていた前期負荷イナーシャ値が異常であると判別する負荷イナーシャ値の異常検出方法とした。
請求項６に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加える加振手段と、モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを検出する振動検出手段と、前記振動レベルと前記模擬外乱トルクの大きさとを比較することによって設定された負荷イナーシャ値が異常であるか否かを判別する判別手段と、を具備した制御装置とした。
請求項７に記載の発明は、前記判別手段は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも大きくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の制御装置とした。
請求項８に記載の発明は、前記判別手段は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、予め設定された負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の制御装置とした。
請求項９に記載の発明は、前記判別手段は、前記模擬外乱トルクが所定値よりも小さくかつ前記振動検出手段によって検出された振動レベルが所定値よりも大きい場合、負荷イナーシャ値を下げ、前記振動レベルが小さくなれば、設定されていた前記負荷イナーシャ値が異常であると判別する請求項１記載の制御装置とした。
請求項１０に記載の発明は、サーボモータを駆動する位置制御するサーボ制御装置において、所定の大きさの振動レベルを超える模擬外乱トルクをトルク指令に加える加振手段と、モータと負荷のモデルからの推定速度と前記サーボモータの速度との差から制御系の振動レベルを検出する振動検出手段と、位置ループゲインと負荷イナーシャ値を含んだ速度ループゲインとを比較し、前記速度ループゲインが低いとき、或いは前記振動検出手段によって検出される振動が所定の時間以上に続くとき、設定されていた前記負荷イナーシャ値が異常であると判別する判別手段を備えた制御装置とした。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１、２、３、４及び５に記載の発明によれば、モータを運転する前に負荷イナーシャ値の異常を検出して、運転中での振動等を未然に防止ができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明を用いた制御装置の構成例の一部である。図２は図１の制御ブロック図である。また図４は、図１においてモータを通常運転した時の速度指令、速度、トルクの波形と振動レベルの測定タイミング図である。
図１において、１は振動検出手段、２はマイクロコンピュータ、３は電流アンプ、４はベースドライブ回路、５はパワートランジスタモジュール、６はモータ、７は加振手段、８はエンコーダ、９は模擬外乱トルク、１０はトルク指令である。実際の制御装置には、図示しない様々な機能や手段が内蔵されているが、図１では本発明に関係する構成要素のみを示している。
図２において、２１は位置ループゲイン、２２は速度制御、２３はモータ、２４は積分を示す。
次に図１の動作を説明する。まずマイクロコンピュータ２は位置や速度といった指令を、外部のコントローラ等から受取る。そして例えば、速度指令の場合は速度制御を行い、その出力の電流指令や電流制御の出力で、ベースドライブ駆動回路４を通してパワートランジスタ５を駆動してモータ６を制御する。ここで振動検出手段１は、トルク指令あるいはモータの速度信号中に含まれる振動成分が、あらかじめ定めたレベル（以下検出レベルという）を超えた場合に、振動を検出する。この検出レベルは、例えば予め決めておくか、制御系が安定な状態で停止している時の振動の振幅レベル等から決定する。
次に、本発明における負荷イナーシャ値の異常検出方法について説明する。異常検出においては、図２に示すように、まず低ゲインで、トルク指令に対して模擬外乱トルクを加え、図１における振動検出手段１が振動の検出レベルを検出するかを確認する。図２において、２１は位置ループゲイン、２２は速度制御、２３はモータ、２４は積分を示す。ここで図６に示すように、振動検出手段１にて振動が検出されなければ、模擬外乱トルクを徐々に大きくする。振動が検出されるまで模擬外乱トルクを大きくするか、あるいは振動の検出レベルを下げる。
負荷イナーシャ値とモデルで使用しているイナーシャ値が一致している場合、応答が近いため、モデルの速度と実際の速度差は推定値が正しいので小さいが、一致していない場合は、第６図のように応答が合わないので、モデルの速度と実際の速度差は大きくなる。負荷イナーシャが大きくなると第７図のように、模擬外乱トルクは大きくなる。しかし逆に、第８図のように振動振幅は負荷イナーシャにより安定するので小さくなる。
以上による負荷イナーシャ値の異常検出の具体的な手順は、図９のようになる。
図９において、まず９１のように位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低ゲインとしておき、図３のように運転して機械特有の運転時の振動レベルを検出する。図３は本発明の推定速度と速度の差の検出ブロック図である。図３において、３１は速度制御、３２はモータ、３３はモータ及び負荷のモデルである。この図３では通常運転でのトルクの振動振幅の最大値を検出している。
次に９２のように位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低ゲインとしたまま、上述したように図２のトルク指令τｒｅｆに模擬外乱トルクを徐々に大きくしながら加え、９３のように位置偏差あるいは速度等の応答があるレベル以上あり、検出レベル以上であることを確認する。ここで、検出レベル以上の応答がなければ、加えた模擬外乱トルクが機械負荷を超えられなかったと考え、模擬外乱トルクを大きくする。この検出レベルは図９の９１における通常運転中の振動振幅の最大値の２倍等にする。そして模擬外乱トルクをあるレベルまで大きくしても振動レベルが検出されない場合、検出レベルの値を下げる。以上のようにして、模擬外乱トルクの大きさとその応答の検出レベルを調整する。
次に図９の９４のように、調整した結果を判定する。すなわち調整した振動振幅が検出レベルよりも大きい場合、図９の９５で模擬外乱トルクを比較する。ここで、模擬外乱トルクの大きさと負荷イナーシャの関係は図７のように比例関係にあるので、あらかじめ負荷イナーシャが０の場合と負荷イナーシャが増すごとの模擬外乱トルクを、マイクロコンピュータ２は覚えておき比較させる。つまり、図９の９７のように与えた模擬外乱トルクが所定値よりも大きい場合、負荷イナーシャ値が大きいのに小さいとしたためで、設定された負荷イナーシャ値は小さすぎることになる。第９図の９８のように模擬外乱トルクが小さい場合、負荷イナーシャ値が小さいのに大きいとしたためで、設定された負荷イナーシャ値は大きすぎることになる。
また、第９図の９９のように模擬外乱トルクが大きくも小さくもない場合、負荷イナーシャ値が適当な値でなく、その場合例えば負荷イナーシャ値を加減して振動振幅が大きくなっていくか小さくなっていくか等で負荷イナーシャ値が適当か否かを判断する。
図９の１００でバランスを確認する。例としてＫｐ×４＜Ｋｖ×Ｊ´／Ｊを判断する。ここで、Ｋｐは位置ループゲイン、Ｋｖは速度ループゲイン、Ｊは負荷イナーシャ設定値、Ｊ´はモデルの負荷イナーシャである。この数式上の４は安定係数だが、余裕を持って大きくしても良い。つまり、大きくない場合、バランス異常とする。或いはある時間経過してもあるレベル以上の振動がある場合は、バランス異常とする。あるレベルの振動はたとえば通常運転中の振動振幅の最大値の１．５倍等にする。
以上のようにして負荷イナーシャ値の異常を検出することができる。
また図１において振動検出手段１はマイクロコンピュータ２と分けて記載しているがマイクロコンピュータ２内でその検出を行っても良い。  
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を用いた制御装置の構成例の一部
【図２】図１の制御ブロック図
【図３】本発明の推定速度と速度の差の検出ブロック図
【図４】通常運転した時の速度指令、速度、トルクの波形と振動レベルの測定タイミング図
【図５】振動の発生及びイナーシャ検出のタイミング図
【図６】イナーシャ値と速度差の関係図
【図７】負荷イナーシャ値と模擬外乱トルクの関係図
【図８】負荷イナーシャ値と振動振幅の関係図
【図９】本案の負荷イナーシャ値を検出する概略フローチャート
【符号の説明】
【０００９】
１  振動検出手段
２  マイクロコンピュータ
６  モータ
７  加振手段
９  模擬外乱トルク
１０  トルク指令
【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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