(57)【要約】【課題】簡易な構成で信頼性を確保でき、且つ迅速な異状判定ができる速度監視装置と速度監視方法を提供する。【解決手段】駆動回路７１〜７５は数値制御装置４０の移動指令に従って生成した制御電流をモータ５１〜５５に流す。安全制御回路３０のカウンタ回路３２１〜３２５は制御電流を検出した電流フィードバック信号を制御盤８０内で傍受し、周期数をカウントする。カウンタ回路３１１〜３１５はエンコーダ６１〜６５の出力する位置フィードバック信号を制御盤８０内で傍受し、駆動軸の回転数をカウントする。ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５は、カウンタ回路３１１〜３１５のカウント値とカウンタ回路３２１〜３２５のカウント値の排他的論理和を同じ桁のビット同士で演算する。ＯＲ回路３５は全てのビット情報の論理和を演算し、１であれば駆動停止のＳＴＯ指令を駆動回路７１〜７５に出力する。【選択図】図３
2018055317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサーボモータ夫々の駆動を制御する指令信号を出力する制御部と、
前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記サーボモータの位置情報を出力する複数のエンコーダと、
前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記制御部と前記エンコーダとに通信可能に夫々接続し、前記制御部からの前記指令信号と、前記エンコーダからの前記位置情報とを用いて前記サーボモータの動作速度を制御する制御速度を指示する制御情報を生成し、前記制御情報に基づいて前記サーボモータを駆動する複数のサーボ制御部と、
前記複数のサーボ制御部の夫々と通信可能に接続し、前記サーボモータ毎に、前記サーボ制御部が生成した前記制御情報を取得すると共に、前記サーボ制御部と前記エンコーダとの通信を傍受して前記位置情報を取得し、取得した前記制御情報と前記位置情報を比較して監視する速度監視部と、
を備えた速度監視装置において、
前記複数のサーボ制御部の夫々は、
前記制御情報と前記位置情報とを用いて演算し、前記制御速度に応じて前記サーボモータの駆動を制御する制御信号を生成する演算部と、
前記制御信号に従って前記サーボモータに流す制御電流を生成する電流生成部と、
前記電流生成部が生成する前記制御電流に応じた電流値を検出し、前記演算部の前記制御信号の生成におけるフィードバックを行う電流検出部と、
を備え、
前記速度監視部は、前記電流検出部が検出する前記電流値を前記制御情報として取得し、
前記制御情報に基づく前記サーボモータの前記制御速度に対応する制御速度対応値と、前記位置情報に基づく前記サーボモータの動作速度に対応する動作速度対応値とを比較する比較部と、
前記比較部による前記動作速度対応値と前記制御速度対応値の比較結果に基づき、前記サーボ制御部に対して前記サーボモータの駆動を停止する停止信号を出力する信号出力部と、
を備えたことを特徴とする速度監視装置。
【請求項２】
前記サーボモータは、前記制御電流の周期的な変化に同期して駆動軸を回転する同期型のサーボモータであり、
前記制御速度対応値は、前記制御電流が周期的に変化した回数を計数した値であり、
前記動作速度対応値は、前記駆動軸が回転した回数を計数した値であり、
前記比較部は、前記制御速度対応値と前記動作速度対応値とが一致するか否か比較により判定し、
前記信号出力部は、前記制御速度対応値と前記動作速度対応値とが一致しない場合に、前記停止信号を出力すること
を特徴とする請求項１に記載の速度監視装置。
【請求項３】
複数のサーボモータ夫々の駆動を制御する指令信号を出力する制御部と、
前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記サーボモータの位置情報を出力する複数のエンコーダと、
前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記制御部と前記エンコーダとに通信可能に夫々接続し、前記制御部からの前記指令信号と、前記エンコーダからの前記位置情報とを用いて前記サーボモータの動作速度を制御する制御速度を指示する制御情報を生成し、前記制御情報に基づいて前記サーボモータを駆動する複数のサーボ制御部と、
前記複数のサーボ制御部の夫々と通信可能に接続し、前記サーボモータ毎に、前記サーボ制御部が生成した前記制御情報を取得すると共に、前記サーボ制御部と前記エンコーダとの通信を傍受して前記位置情報を取得し、取得した前記制御情報と前記位置情報を比較して監視する速度監視部と、
を備えた速度監視装置の速度監視方法において、
前記複数のサーボ制御部の夫々は、
前記制御情報と前記位置情報とを用いて演算し、前記制御速度に応じて前記サーボモータの駆動を制御する制御信号を生成する演算工程と、
前記制御信号に従って前記サーボモータに流す制御電流を生成する電流生成工程と、
前記電流生成工程で生成した前記制御電流に応じた電流値を検出し、前記演算工程での前記制御信号の生成におけるフィードバックを行う電流検出工程と、
を実行し、
前記速度監視部は、前記サーボ制御部が前記電流検出工程で検出する前記電流値を前記制御情報として取得し、
前記制御情報に基づく前記サーボモータの前記制御速度に対応する制御速度対応値と、前記位置情報に基づく前記サーボモータの動作速度に対応する動作速度対応値とが一致するか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程で、前記動作速度対応値と前記制御速度対応値が一致しないと判断した場合、前記サーボ制御部に対して前記サーボモータの駆動を停止する停止信号を出力する信号出力工程と、
を実行することを特徴とする速度監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度監視装置と速度監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は数値制御装置と安全制御装置を備える。安全制御装置はサーボモータに接続するエンコーダの出力に基づいて工作機械の各軸の動作速度を監視する。数値制御装置が誤った速度命令を出力した時、安全制御装置は危害発生前に工作機械の動作を停止する。
【０００３】
仮にエンコーダに異状が生じた時、安全制御装置は、サーボモータの動作速度を正常に監視できない為、信頼性を確保できない。信頼性確保の為、サーボモータに内部回路を二重化したエンコーダを用いた場合、工作機械の製造コストは高くなる。エンコーダとは独立に速度監視を行う安価なセンサを設けた場合でも、センサと安全制御装置との接続線を別途設ける必要があり、工作機械の製造コストは高くなる。
【０００４】
例えば特許文献１に記載のサーボシステムのサーボドライバは、フィードバック処理部において、サーボモータのエンコーダから得られるフィードバック信号を数値化し、サーボモータの動作速度を示すフィードバック値を生成する。サーボドライバの制御部は、フィードバック値と、コントローラ（数値制御装置）からの指令信号とを用い、サーボモータの動作に関する速度指令値を生成する。セーフティユニット（安全制御装置）は、サーボドライバからフィードバック値と速度指令値を取得し、比較により異常判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３６７６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらフィードバック処理部は、サーボモータの動作速度を数値化する為、演算に時間がかかり、且つ複雑な処理を行う必要があった。セーフティユニットはフィードバック値と速度指令値を夫々の上限値と比較して漸く異状を検出できる為、異状判定の結果が出るまで時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、簡易な構成で信頼性を確保でき、且つ迅速な異状判定ができる速度監視装置と速度監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一態様によれば、複数のサーボモータ夫々の駆動を制御する指令信号を出力する制御部と、前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記サーボモータの位置情報を出力する複数のエンコーダと、前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記制御部と前記エンコーダとに通信可能に夫々接続し、前記制御部からの前記指令信号と、前記エンコーダからの前記位置情報とを用いて前記サーボモータの動作速度を制御する制御速度を指示する制御情報を生成し、前記制御情報に基づいて前記サーボモータを駆動する複数のサーボ制御部と、前記複数のサーボ制御部の夫々と通信可能に接続し、前記サーボモータ毎に、前記サーボ制御部が生成した前記制御情報を取得すると共に、前記サーボ制御部と前記エンコーダとの通信を傍受して前記位置情報を取得し、取得した前記制御情報と前記位置情報を比較して監視する速度監視部と、を備えた速度監視装置において、前記複数のサーボ制御部の夫々は、前記制御情報と前記位置情報とを用いて演算し、前記制御速度に応じて前記サーボモータの駆動を制御する制御信号を生成する演算部と、前記制御信号に従って前記サーボモータに流す制御電流を生成する電流生成部と、前記電流生成部が生成する前記制御電流に応じた電流値を検出し、前記演算部の前記制御信号の生成におけるフィードバックを行う電流検出部と、を備え、前記速度監視部は、前記電流検出部が検出する前記電流値を前記制御情報として取得し、前記制御情報に基づく前記サーボモータの前記制御速度に対応する制御速度対応値と、前記位置情報に基づく前記サーボモータの動作速度に対応する動作速度対応値とを比較する比較部と、前記比較部による前記動作速度対応値と前記制御速度対応値の比較結果に基づき、前記サーボ制御部に対して前記サーボモータの駆動を停止する停止信号を出力する信号出力部と、を備えたことを特徴とする速度監視装置が提供される。
【０００９】
速度監視部は、エンコーダから取得する位置情報と、サーボ制御部から取得する制御情報との比較によってサーボモータの速度監視を行う。即ち速度監視部は、位置情報と制御情報を夫々異なる回路から取得する。故に、仮に一方の回路に異状が生じても、他方の正常な回路から取得した情報と比較すれば、速度監視部は即座に異状を検出することができ、信頼性が高い。また、エンコーダの位置情報とサーボ制御部の制御情報は、従来の速度監視装置の構成から得られる情報である。故に、速度監視装置は、従来の構成に対し、速度監視部の回路を変更し、速度監視部とサーボ制御部との間に配線を追加するだけの簡易な変更で、本願構成を容易に得ることができる。
【００１０】
第一態様の前記サーボモータは、前記制御電流の周期的な変化に同期して駆動軸を回転する同期型のサーボモータであり、前記制御速度対応値は、前記制御電流が周期的に変化した回数を計数した値であり、前記動作速度対応値は、前記駆動軸が回転した回数を計数した値であり、前記比較部は、前記制御速度対応値と前記動作速度対応値とが一致するか否か比較により判定し、前記信号出力部は、前記制御速度対応値と前記動作速度対応値とが一致しない場合に、前記停止信号を出力してもよい。
【００１１】
サーボモータが同期型であれば、制御電流の周期的な変化と、エンコーダが出力する位置情報の周期的な変化は一致する。故に速度監視部は、制御電流が周期的に変化する回数を計数するだけで得られる制御速度対応値と、駆動軸の回転数を計数するだけで得られる動作速度対応値とが一致するか否かを判断するだけで容易に異状判定ができる。
【００１２】
本発明の第二態様によれば、複数のサーボモータ夫々の駆動を制御する指令信号を出力する制御部と、前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記サーボモータの位置情報を出力する複数のエンコーダと、前記複数のサーボモータの夫々に対応して設け、前記制御部と前記エンコーダとに通信可能に夫々接続し、前記制御部からの前記指令信号と、前記エンコーダからの前記位置情報とを用いて前記サーボモータの動作速度を制御する制御速度を指示する制御情報を生成し、前記制御情報に基づいて前記サーボモータを駆動する複数のサーボ制御部と、前記複数のサーボ制御部の夫々と通信可能に接続し、前記サーボモータ毎に、前記サーボ制御部が生成した前記制御情報を取得すると共に、前記サーボ制御部と前記エンコーダとの通信を傍受して前記位置情報を取得し、取得した前記制御情報と前記位置情報を比較して監視する速度監視部と、を備えた速度監視装置の速度監視方法において、前記複数のサーボ制御部の夫々は、前記制御情報と前記位置情報とを用いて演算し、前記制御速度に応じて前記サーボモータの駆動を制御する制御信号を生成する演算工程と、前記制御信号に従って前記サーボモータに流す制御電流を生成する電流生成工程と、前記電流生成工程で生成した前記制御電流に応じた電流値を検出し、前記演算工程での前記制御信号の生成におけるフィードバックを行う電流検出工程と、を実行し、前記速度監視部は、前記サーボ制御部が前記電流検出工程で検出する前記電流値を前記制御情報として取得し、前記制御情報に基づく前記サーボモータの前記制御速度に対応する制御速度対応値と、前記位置情報に基づく前記サーボモータの動作速度に対応する動作速度対応値とが一致するか否かを判断する判断工程と、前記判断工程で、前記動作速度対応値と前記制御速度対応値が一致しないと判断した場合、前記サーボ制御部に対して前記サーボモータの駆動を停止する停止信号を出力する信号出力工程と、を実行することを特徴とする速度監視方法が提供される。速度監視装置は上記方法を行うことで、請求項１に記載の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】工作機械１の斜視図である。
【図２】工作機械１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】安全制御回路３０と駆動回路７１〜７５の回路構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照し本発明の実施形態を説明する。以下に記載するシステムの構成、処理等は、特に特定的な記載がない限り、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものである。以下説明は、図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。図１に示す工作機械１は、主軸９に装着した工具４を回転し、テーブル１３上面に保持した被削材３に切削加工を施す機械である。数値制御装置４０（図２参照）は工作機械１の動作を制御するものである。
【００１５】
図１を参照し工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、基台２、コラム５、主軸ヘッド７、主軸９、テーブル装置１０、工具交換装置２０、制御箱６、保護カバー１４、操作盤１５等を備える。基台２は金属製の略直方体状の土台である。コラム５は基台２上部後方に立設する。主軸ヘッド７はコラム５前面に沿ってＺ軸方向に移動可能に設ける。主軸ヘッド７は内部に主軸９を回転可能に支持する。主軸９は主軸ヘッド７下部に装着穴（図示略）を有する。主軸９は装着穴に工具４を装着し、主軸モータ５２の駆動で回転する。主軸モータ５２は主軸ヘッド７に設ける。主軸ヘッド７はコラム５前面に設けたＺ軸移動機構（図示略）でＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動機構はＺ軸モータ５１を備える。数値制御装置４０はＺ軸モータ５１の駆動を制御することで、主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動制御する。
【００１６】
テーブル装置１０は、Ｙ軸移動機構（図示略）、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸移動機構（図示略）、テーブル１３等を備える。Ｙ軸移動機構は基台２上面前側に設け、一対のＹ軸レール、Ｙ軸ボール螺子、Ｙ軸モータ５４等を備える。一対のＹ軸レールとＹ軸ボール螺子はＹ軸方向に延びる。一対のＹ軸レールは上面にＹ軸テーブル１２をＹ軸方向に案内する。Ｙ軸テーブル１２は略直方体状に形成し、底部外面にナット（図示略）を備える。ナットはＹ軸ボール螺子に螺合する。Ｙ軸モータ５４がＹ軸ボール螺子を回転すると、Ｙ軸テーブル１２はナットと共に一対のＹ軸レールに沿って移動する。故にＹ軸移動機構はＹ軸テーブル１２をＹ軸方向に移動可能に支持する。
【００１７】
Ｘ軸移動機構はＹ軸テーブル１２上面に設け、一対のＸ軸レール（図示略）、Ｘ軸ボール螺子（図示略）、Ｘ軸モータ５３等を備える。Ｘ軸レールとＸ軸ボール螺子はＸ軸方向に延びる。テーブル１３は平面視矩形板状に形成し、Ｙ軸テーブル１２上面に設ける。テーブル１３は底部にナット（図示略）を備える。ナットはＸ軸ボール螺子に螺合する。Ｘ軸モータ５３がＸ軸ボール螺子を回転すると、テーブル１３はナットと共に一対のＸ軸レールに沿って移動する。故にＸ軸移動機構はテーブル１３をＸ軸方向に移動可能に支持する。故にテーブル１３は、Ｙ軸移動機構、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸移動機構により、基台２上をＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。
【００１８】
工具交換装置２０は主軸ヘッド７の前側に設け、円盤型の工具マガジン２１、マガジンモータ５５を備える。工具マガジン２１は外周に複数の工具（図示略）を放射状に保持する。マガジンモータ５５は工具マガジン２１を回転駆動する。数値制御装置４０はマガジンモータ５５の駆動を制御し、工具交換指令が指示する工具を工具交換位置に位置決めする。工具交換指令はＮＣプログラムで指令する。工具交換位置は工具マガジン２１の最下部位置である。工具交換装置２０は主軸９に装着する工具４と工具交換位置にある工具とを入れ替え交換する。
【００１９】
制御箱６は制御盤８０（図２参照）を格納する。制御盤８０は数値制御装置４０を搭載する。数値制御装置４０は、工作機械１に設けたＺ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、マガジンモータ５５を夫々制御し、テーブル１３上に保持した被削材３と主軸９に装着した工具４を相対移動することで各種加工を被削材３に施す。各種加工とは、例えばドリル、タップ等を用いた穴空け加工、エンドミル、フライス等を用いた側面加工等である。
【００２０】
保護カバー１４は基台２の上部に設ける。保護カバー１４は工作機械１本体の周囲を取り囲む。保護カバー１４は各種加工時に切粉と切削液が外部に飛散するのを防止する。保護カバー１４は前面に扉１８と操作盤１５を備える。扉１８は左右方向に滑動して開閉する。扉１８を開くことで、作業者は、保護カバー１４内のテーブル１３上に固定する被削材３の交換等ができる。扉１８を閉めると加工領域と外部が遮断するので、作業者は、被削材３の切削加工を安全に行うことができる。制御箱６は保護カバー１４の背面に設ける。操作盤１５は保護カバー１４の外壁に設ける。操作盤１５は表示部１６と入力部１７を備える。入力部１７は各種情報、操作指示等の入力を受け付け、数値制御装置４０に出力する。表示部１６は数値制御装置４０からの指令に基づき、各種画面を表示する。
【００２１】
図２を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。工作機械１の制御盤８０は、数値制御装置４０、駆動回路７１〜７５、安全制御回路３０、電源回路８１を搭載する。数値制御装置４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、記憶装置４４、入出力部４５を備える。ＣＰＵ４１は数値制御装置４０を統括制御する。ＲＯＭ４２は、メインプログラムを含む各種プログラム等を記憶する。ＣＰＵ４１はメインプログラムに従ってメイン処理を実行する。メイン処理は、ＮＣプログラムを一行ずつ読み込んで各種動作を実行する。ＮＣプログラムは各種制御指令を含む複数行で構成し、工作機械１の軸移動、工具交換等を含む各種動作を行単位で制御する命令を記述したデータである。ＲＡＭ４３は各種情報を一時的に記憶する。記憶装置４４は不揮発性であり、ＮＣプログラム、各種情報を記憶する。ＣＰＵ４１は作業者が操作盤１５の入力部１７で入力したＮＣプログラムに加え、外部入力で読み込んだＮＣプログラム等を記憶装置４４に記憶する。数値制御装置４０はＮＣプログラムの制御指令に基づき、例えば軸の移動指令を生成し、生成した移動指令を駆動回路７１〜７５に出力する。
【００２２】
駆動回路７１はＺ軸モータ５１とエンコーダ６１に接続する。駆動回路７２は主軸モータ５２とエンコーダ６２に接続する。駆動回路７３はＸ軸モータ５３とエンコーダ６３に接続する。駆動回路７４はＹ軸モータ５４とエンコーダ６４に接続する。駆動回路７５はマガジンモータ５５とエンコーダ６５に接続する。Ｚ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、マガジンモータ５５は、何れも同期型のＡＣサーボモータである。以下説明で、Ｚ軸モータ５１、主軸モータ５２、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、マガジンモータ５５を総称する場合は、単にモータ５１〜５５と呼ぶ。
【００２３】
エンコーダ６１〜６５は、エンコーダ回路を内蔵し、モータ５１〜５５の動作を夫々検出する。エンコーダ回路は、検出したモータ５１〜５５の動作を示す位置フィードバック信号を生成し、駆動回路７１〜７５に夫々出力する。位置フィードバック信号は、例えばモータ５１〜５５の駆動軸の回転位置（角度）の位置情報、駆動軸の回転速度の情報等を含む。エンコーダ６１〜６５は、一般的なインクリメンタル型エンコーダ、アブソリュート型エンコーダ等を適用できる。
【００２４】
駆動回路７１〜７５は数値制御装置４０のＣＰＵ４１から例えば軸の移動指令を受け、対応するモータ５１〜５５に駆動電流を流す。駆動回路７１〜７５はエンコーダ６１〜６５から位置フィードバック信号を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。入出力部４５は操作盤１５の表示部１６と入力部１７に夫々接続する。
【００２５】
安全制御回路３０は、モータ５１〜５５の夫々の状態を監視し、異常検出時にモータ５１〜５５の動作を緊急停止する。安全制御回路３０は、保護カバー１４の扉１８に設けた扉スイッチ２５に接続する。扉スイッチ２５は扉１８の開閉を検出し、安全制御回路３０に扉開閉情報を出力する。扉開閉情報は、扉１８の開放時、１を示し、扉１８の閉鎖時、０を示すビット情報である。電源回路８１は外部から入力する電力からモータ５１〜５５に出力する電力を生成する電力変換回路である。電源回路８１は駆動回路７１〜７５に接続し、電力を供給する。
【００２６】
図３を参照し、安全制御回路３０と駆動回路７１〜７５の回路構成を説明する。駆動回路７１〜７５の夫々は、制御演算器７６、ＳＴＯ回路７７、電力制御素子７８、電流センサ７９を備える。駆動回路７１〜７５の構成は何れも同一構成である。故に本実施形態はこれらに同一符号を付して説明する。制御演算器７６は、エンコーダ６１〜６５の夫々と電気的に接続する。制御演算器７６は、数値制御装置４０とフィールドバス等の通信路（図示略）で接続する。制御演算器７６は、数値制御装置４０からの移動指令と、エンコーダ６１〜６５からの位置フィードバック信号と、電流センサ７９からの電流フィードバック信号とに基づき、制御波形信号を生成する。制御演算器７６は、生成した制御波形信号を、ＳＴＯ回路７７を介して電力制御素子７８に出力する。
【００２７】
電力制御素子７８は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。電源回路８１は、電力制御素子７８に電力を供給する。電力制御素子７８は制御波形信号に基づき制御電流を生成し、電流センサ７９を介してモータ５１〜５５に流す。故にモータ５１〜５５の駆動軸は夫々、制御演算器７６の制御に基づき、制御電流の電流波形に同期して回転する。ＳＴＯ回路７７はセーフトルクオフ機能を有する。ＳＴＯ回路７７は、安全制御回路３０から動作停止のＳＴＯ指令を受信した時、回路内部のパワートランジスタの駆動信号を強制的にオフにして、電力制御素子７８からモータ５１〜５５に出力する制御電流を遮断する。故にモータ５１〜５５の出力トルクはオフし、モータ５１〜５５は駆動を停止する。ＳＴＯ回路７７はパワートランジスタに限らず、例えばＩＧＢＴ又はリレー等を備えたものでもよい。
【００２８】
電流センサ７９は、電力制御素子７８がモータ５１〜５５に流す制御電流の電流波形を検出する。電流センサ７９は制御演算器７６に接続し、制御電流の電流波形を制御演算器７６にフィードバック出力する。制御演算器７６は制御電流の電流波形を制御波形信号に合わせる電流フィードバック制御を行う。
【００２９】
安全制御回路３０は、カウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５、リセット回路３３、ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５、ＯＲ回路３５を備える。エンコーダ６１〜６５と駆動回路７１〜７５の制御演算器７６を接続する接続線は分岐し、カウンタ回路３１１〜３１５の夫々と接続する。カウンタ回路３１１〜３１５は、例えば８ビットカウンタである。カウンタ回路３１１〜３１５は、エンコーダ６１〜６５が出力する位置情報に基づき、モータ５１〜５５の駆動軸が１回転すると、夫々１カウントする。カウンタ回路３１１〜３１５は、オーバーフロービットを備える。カウンタ回路３１１〜３１５は、カウント値がオーバーフローした時、夫々、オーバーフロービットに１をセットする。
【００３０】
電流センサ７９とモータ５１〜５５を接続する接続線は分岐し、カウンタ回路３２１〜３２５の夫々と接続する。カウンタ回路３２１〜３２５は、例えば８ビットカウンタである。カウンタ回路３２１〜３２５は、電流センサ７９が出力する制御電流の電流波形に基づき、制御電流の１周期ごとに夫々１カウントする。カウンタ回路３２１〜３２５は、オーバーフロービットを備える。カウンタ回路３２１〜３２５は、カウント値がオーバーフローした時、夫々、オーバーフロービットに１をセットする。
【００３１】
リセット回路３３は所定時間ごとに、カウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５にクリアパルスを出力する。カウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５は、クリアパルスの入力を契機に夫々のカウント値を０にリセットし、オーバーフロービットに０をセットする。従って、カウンタ回路３１１〜３１５のカウント値は、モータ５１〜５５の駆動軸が所定時間内に２５６回転以上するとオーバーフローする。カウンタ回路３２１〜３２５のカウント値は、制御電流の電流波形の周期が所定時間内に２５６周期以上になるとオーバーフローする。
【００３２】
ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５は、駆動回路７１〜７５の夫々に対応するカウンタ回路の組ごとに設ける。カウンタ回路３１１と、カウンタ回路３２１は、ＥＸＯＲ回路３４１にカウント値を出力する。カウンタ回路３１２〜３１５と、カウンタ回路３２２〜３２５も同様に、ＥＸＯＲ回路３４２〜３４５の夫々にカウント値を出力する。ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５は、カウンタ回路３１１〜３１５のカウント値と、カウンタ回路３２１〜３２５のカウント値の夫々の排他的論理和を演算する。例えば、ＥＸＯＲ回路３４１は、カウンタ回路３１１の上位６ビットと、カウンタ回路３２１の上位６ビットの排他的論理和を、同じ桁のビット同士で演算する。即ち、ＥＸＯＲ回路３４１は、下位２ビット分を誤差として切り捨てる。カウント値が一致すれば、演算結果が示す各ビットは全て０になる。カウント値が異なれば、演算結果が示す各ビットは、異なるビットのみ１になる。ＥＸＯＲ回路３４２〜３４５は、カウンタ回路３１２〜３１５夫々の各ビットと、カウンタ回路３２２〜３２５夫々の各ビットの排他的論理和を上記同様に演算する。
【００３３】
ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５は、ＯＲ回路３５に各ビットの演算結果を出力する。カウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５は、ＯＲ回路３５に夫々のオーバーフロービットを出力する。扉スイッチ２５はＯＲ回路３５に扉開閉情報を出力する。ＯＲ回路３５は、ＯＲ回路３５に入力する全てのビット情報の論理和を演算する。ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５が出力するビット情報の全てが０であれば、ＯＲ回路３５の演算結果は０になる。該時、ＯＲ回路３５は、動作許可を示すＳＴＯ指令として、演算結果をＳＴＯ回路７７に出力する。ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５が出力するビット情報に１つでも１があれば、ＯＲ回路３５の演算結果は１になる。該時、ＯＲ回路３５は、動作停止を示すＳＴＯ指令として、演算結果をＳＴＯ回路７７に出力する。
【００３４】
工作機械１の動作を説明する。数値制御装置４０は、ＮＣプログラムに従って生成した移動指令を駆動回路７１〜７５に出力する。駆動回路７１〜７５は、移動指令に従って生成した制御電流を、モータ５１〜５５に流す。モータ５１〜５５は、制御電流に同期して夫々の駆動軸を回転し、被削材３を加工する。該時、駆動回路７１〜７５は、内部の電流センサ７９の電流フィードバック信号と、エンコーダ６１〜６５が出力する位置フィードバック信号に基づき、モータ５１〜５５に流す制御電流をフィードバック制御する。
【００３５】
安全制御回路３０のカウンタ回路３２１〜３２５は、電流センサ７９の電流フィードバック信号を傍受し、モータ５１〜５５に流す制御電流の周期数をカウントする。電流センサ７９の電流フィードバック信号は、駆動回路７１〜７５がモータ５１〜５５に出力する直前の制御電流に基づく信号を、制御盤８０内で傍受したものである。故に、電流センサ７９の電流フィードバック信号とモータ５１〜５５の駆動軸の動作との間に、駆動回路７１〜７５内で制御電流を生成する処理の過程で生ずる遅延の影響は小さい。カウンタ回路３１１〜３１５は、駆動回路７１〜７５内での処理を経由する前のエンコーダ６１〜６５の位置フィードバック信号を制御盤８０内で傍受し、モータ５１〜５５の回転数をカウントする。故に、エンコーダ６１〜６５の位置フィードバック信号とモータ５１〜５５の駆動軸の動作との間に、駆動回路７１〜７５内の処理に起因する遅延の影響は生じない。
【００３６】
モータ５１〜５５は制御電流に同期して回転する。故にモータ５１〜５５の駆動軸が正常に同期回転する時、カウンタ回路３１１〜３１５のカウント値とカウンタ回路３２１〜３２５のカウント値が夫々一致し、ＯＲ回路３５は０を出力し、動作許可のＳＴＯ指令として、ＳＴＯ回路７７に入力する。
【００３７】
例えば何れかのモータ５１〜５５にかかる負荷が大きくなり同期回転できなかった時、対応するカウンタ回路３１１〜３１５のカウント値とカウンタ回路３２１〜３２５のカウント値は一致しない。該時、ＯＲ回路３５は１を出力し、動作停止のＳＴＯ指令として、ＳＴＯ回路７７に入力する。駆動回路７１〜７５は、モータ５１〜５５の駆動を直ちに停止する。
【００３８】
例えば何れかのモータ５１〜５５に対する制御電流の周期数又は回転数が所定時間内の制限を超えた時、対応するカウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５は、オーバーフローする。ＯＲ回路３５は１を出力し、動作停止のＳＴＯ指令として、ＳＴＯ回路７７に入力する。駆動回路７１〜７５は、モータ５１〜５５の駆動を直ちに停止する。
【００３９】
例えば作業者がモータ５１〜５５の動作中に扉１８を開けた時、ＯＲ回路３５は１を出力し、動作停止のＳＴＯ指令として、ＳＴＯ回路７７に入力する。駆動回路７１〜７５は、モータ５１〜５５の駆動を直ちに停止する。
【００４０】
以上説明したように、安全制御回路３０は、エンコーダ６１〜６５から取得する位置フィードバック信号と、駆動回路７１〜７５から取得する電流フィードバック信号との比較によってモータ５１〜５５の速度監視を行う。即ち安全制御回路３０は、位置フィードバック信号と電流フィードバック信号を夫々異なる回路から取得する。故に、仮に一方の回路に異状が生じても、他方の正常な回路から取得した情報と比較すれば、安全制御回路３０は即座に異状を検出することができ、信頼性が高い。また、エンコーダ６１〜６５の位置フィードバック信号と駆動回路７１〜７５の電流フィードバック信号は、従来の制御盤８０の構成から得られる情報である。故に、制御盤８０は、従来の構成に対し、安全制御回路３０の回路を変更し、安全制御回路３０と駆動回路７１〜７５との間に配線を追加するだけの簡易な変更で、本願構成を容易に得ることができる。即ち、工作機械１は、モータ５１〜５５に内部回路を二重化したエンコーダを用いた場合に必要となる安全制御回路３０からモータ５１〜５５の組付け位置（図１参照）までの新たな配線の引き回しが不要である。
【００４１】
モータ５１〜５５は同期型であるので、制御電流の周期的な変化と、エンコーダ６１〜６５が出力する位置フィードバック信号の周期的な変化は一致する。故に安全制御回路３０は、制御電流が周期的に変化する回数を計数するだけで得られるカウンタ回路３２１〜３２５のカウント値と、駆動軸の回転数を計数するだけで得られるカウンタ回路３１１〜３１５のカウント値とが一致するか否かを判断するだけで容易に異状判定ができる。安全制御回路３０は、駆動軸の回転速度を得る為の所定時間のサンプリングを行わずとも、駆動軸の回転数と制御電流の周期数の比較によって、任意のタイミングに異状判定ができる。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。本実施形態の制御盤８０は、工作機械１を駆動する制御装置であるが、複数のサーボモータで駆動する機械装置であれば、工作機械以外の制御装置であってもよい。
【００４３】
制御盤８０が制御するモータ５１〜５５の数は一例であり、一つでも複数でもよい。安全制御回路３０は動作停止のＳＴＯ指令で全てのモータ５１〜５５の駆動を停止したが、停止が必要と判断した任意のモータ５１〜５５を停止してもよい。該場合、安全制御回路３０は、ＯＲ回路３５を駆動回路７１〜７５の夫々に対応して設ければよい。
【００４４】
リセット回路３３がクリアパルスを出力する所定時間の長さは、モータ５１〜５５駆動軸の回転速度の制限に応じて調整してもよい。カウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５は８ビットカウンタに限らない。カウンタ回路３１１〜３１５、３２１〜３２５は、リセット回路３３がクリアパルスを出力する所定時間の長さと、モータ５１〜５５駆動軸の回転速度の制限に応じたビット数のカウンタを用いればよい。
【００４５】
ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５はカウンタ回路３１１〜３１５とカウンタ回路３２１〜３２５の全桁のビットを排他的論理和の演算対象としてもよいし、任意の桁のビットを排他的論理和の演算対象としてもよい。又は、ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５はカウンタ回路３１１〜３１５とカウンタ回路３２１〜３２５の全桁のビットを対象に排他的論理和を演算し、ＯＲ回路３５が任意の桁のビットを論理和の演算対象としてもよい。
【００４６】
安全制御回路３０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、カウンタ回路３１１〜３１５、リセット回路３３、ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５、ＯＲ回路３５が行う一連の処理をプログラムに従って実行してもよい。
【００４７】
上記説明で、モータ５１〜５５は本発明の「サーボモータ」に相当する。移動指令は本発明の「指令信号」に相当する。数値制御装置４０は本発明の「制御部」に相当する。位置フィードバック信号は本発明の「位置情報」に相当する。電流フィードバック信号は本発明の「制御情報」に相当する。駆動回路７１〜７５は本発明の「サーボ制御部」に相当する。安全制御回路３０は本発明の「速度監視部」に相当する。制御盤８０は本発明の「速度監視装置」に相当する。制御波形信号は本発明の「制御信号」に相当する。制御演算器７６は本発明の「演算部」に相当する。電力制御素子７８は本発明の「電流生成部」に相当する。電流センサ７９は本発明の「電流検出部」に相当する。カウンタ回路３２１〜３２５のカウント値は本発明の「制御速度対応値」に相当する。カウンタ回路３１１〜３１５のカウント値は本発明の「動作速度対応値」に相当する。ＥＸＯＲ回路３４１〜３４５は本発明の「比較部」に相当する。駆動停止のＳＴＯ指令は本発明の「停止信号」に相当する。ＯＲ回路３５は本発明の「信号出力部」に相当する。
【符号の説明】
【００４８】
３０                        安全制御回路
３５                        ＯＲ回路
４０                        数値制御装置
５１〜５５                  モータ
６１〜６５                  エンコーダ
７１〜７５                  駆動回路
７６                        制御演算器
７８                        電力制御素子
７９                        電流センサ
８０                        制御盤
３４１〜３４５              ＥＸＯＲ回路
【図１】
2018055317.tif 000003
【図２】
2018055317.tif 000004
【図３】
2018055317.tif 000005