(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスファーフィーダを駆動するモータをサーボ制御してトランスファーフィーダを運動させるサーボトランスファーフィーダの制御装置において、前記トランスファーフィーダの位置を検出する位置検出手段と、前記トランスファーフィーダの速度を検出する速度検出手段と、これら位置及び速度を基に、現在から前記トランスファーフィーダを常用運転時に許容される最大減速度で減速して停止できる位置を予測する停止位置予測手段と、この停止予測位置が前記トランスファーフィーダの運動限界位置を超えるようであれば、制御異常と判定する制御異常判定手段とを備えたことを特徴とするサーボトランスファーフィーダの制御装置。
【請求項２】
前記速度検出手段は、前記位置検出手段で検出した位置を微分して速度とすることを特徴とする請求項１記載のサーボトランスファーフィーダの制御装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、前記速度検出手段で検出した速度を積分して位置とすることを特徴とする請求項１記載のサーボトランスファーフィーダの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータをサーボ制御するサーボトランスファーフィーダの制御装置に係り、特に、トランスファーフィーダの過走を確実に防止するサーボトランスファーフィーダの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレス機等にワークを提供するためのトランスファーフィーダには、駆動モータをサーボ制御するサーボトランスファーフィーダが使用されている。サーボトランスファーフィーダの制御装置は、駆動モータと、この駆動モータの位置を検出する位置検出器と、現在位置が目標位置に追従するように駆動モータに与える制御指令値を演算するサーボ演算部とから構成されている。
【０００３】
トランスファーフィーダが許容された運動限界位置を超えて運動する（これを過走という）と、工場内の安全が脅かされると共にトランスファーフィーダや周辺の機器の破損につながる。
【０００４】
従来の過走防止手段として、ウォッチドッグタイマが知られている。ウォッチドッグタイマは、サーボ演算部のロジック実行動作を時限動作で監視し、サーボ演算部が時限動作を解除するロジックを実行しないときに、異常と判定するものである。これにより、ロジック実行不良によるトランスファーフィーダの過走を防止することができる。
【０００５】
また、別の過走防止手段として、入力される目標位置にリミッタを適用することも行われる。リミッタは、入力された目標位置が限界位置を超えている場合に、限界位置を目標位置として制御に取り込むものである。これにより、限界位置を超える目標位置がサーボ演算に使用されることがなくなり、誤入力によるトランスファーフィーダの過走を防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウォッチドッグタイマは、ロジック実行不良を検出できても、ロジック実行に使用するパラメータの誤設定やバグ等によるロジック自体の誤りを検出することができないので、パラメータ誤設定やロジック誤りによるトランスファーフィーダの過走を防止することができない。
【０００７】
また、リミッタは、サーボ演算に使用される目標位置が限界位置を超えることはなくすることができるが、何らかの原因でトランスファーフィーダが限界位置に近付いても大きい速度で運動している場合、サーボ演算によりトランスファーフィーダを減速するような制御指令値が出力されているにもかかわらず、停止までに時間がかかり、限界位置を超えてしまうことがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トランスファーフィーダの過走を確実に防止するサーボトランスファーフィーダの制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、トランスファーフィーダを駆動するモータをサーボ制御してトランスファーフィーダを運動させるサーボトランスファーフィーダの制御装置において、前記トランスファーフィーダの位置を検出する位置検出手段と、前記トランスファーフィーダの速度を検出する速度検出手段と、これら位置及び速度を基に、現在から前記トランスファーフィーダを常用運転時に許容される最大減速度で減速して停止できる位置を予測する停止位置予測手段と、この停止予測位置が前記トランスファーフィーダの運動限界位置を超えるようであれば、制御異常と判定する制御異常判定手段とを備えたものである。
【００１０】
前記速度検出手段は、前記位置検出手段で検出した位置を微分して速度としてもよい。
【００１１】
前記位置検出手段は、前記速度検出手段で検出した速度を積分して位置としてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１に示されるように、本発明に係るサーボトランスファーフィーダの制御装置は、トランスファーフィーダ１を駆動する駆動モータ２と、この駆動モータ２の位置を検出する位置検出器３と、入力された目標位置と位置検出器３からフィードバックされる現在位置とを比較して駆動モータ２の制御指令値を演算するサーボ演算部４と、サーボ演算部４からの制御指令値を電流増幅して駆動モータ２に駆動電流を与える電流増幅器５と、位置検出器３で検出した位置を時間微分して速度を得る微分器６と、これら位置及び速度を基に、現在からトランスファーフィーダを常用運転時に許容される最大減速度で減速して停止できる位置を予測する停止位置予測手段７と、この停止予測位置がトランスファーフィーダの限界位置を超えるようであれば、制御異常と判定してサーボ演算部４に通知する制御異常判定手段８とから構成されている。
【００１４】
トランスファーフィーダ１は、駆動モータ２で回転されるピニオンに歯合するラックを有し、駆動モータ２の回転運動に比例して直線運動（ストローク）を行うものである。
【００１５】
位置検出器３は、駆動モータ２の回転軸に取り付けられた回転式のエンコーダ、パルスジェネレータ又はレゾルバであり、駆動モータ２の現在位置（回転角）を検出し、絶対番地を示すデジタル数値、微小回転角毎のパルス列、又はアナログ電圧で出力するようになっている。この位置検出器３は、サーボ制御の位置フィードバックのために使用されると同時に、停止位置予測のための位置検出手段を兼ねている。停止位置予測のための速度検出手段は、微分器６である。
【００１６】
この制御装置において、停止位置予測手段７は、位置検出手段である位置検出器３が検出するトランスファーフィーダの位置と、速度検出手段である微分器６が出力するトランスファーフィーダの速度とに基づき、仮に現在位置から常用運転時に許容される最大減速度で減速した場合に、どこで停止するかを予測する。制御異常判定手段８は、停止予測位置がトランスファーフィーダの限界位置（ストローク終端）を超えるかどうかを判定する。もし、ストローク終端を超える場合、制御異常判定手段８は、制御異常が発生していると判断し、サーボ演算部４や図示しない上位制御装置に制御異常発生を通知する。サーボ演算部４又は上位制御装置は、電流増幅器５を介して駆動モータ２に常用運転時に許容される最大減速度かそれ以上の制動トルクが発生するよう動作する。これにより、トランスファーフィーダはストローク終端を超えることなく停止する。
【００１７】
このようにして過走が確実に防止されるので、サーボトランスファーフィーダの安全性、信頼性が向上する。また、トランスファーフィーダや駆動モータが機械的或いは電気的に破損する危険性がなくなると共に、サーボトランスファーフィーダの稼働率が高まる。
【００１８】
次に、本発明の制御装置を具体的なプレス機に導入した実施形態を説明する。図２に示されるように、トランスファーフィーダは、トランスファーレール６１の上に複数のワーク把持装置６４を搭載し、各々のワーク把持装置６４にワーク６５を把持して搬送するもので、トランスファーレール６１の前後進と昇降とが可能であり、前後進（フィードモーション）のためのフィード軸、昇降（リフトモーション）のためのリフト軸を有する。６２はフィードストローク終端、６３はリフトストローク終端である。４１は、前後進と昇降とを組み合わせた目標軌跡生成装置である。４２は、上位制御装置である。なお、トランスファーフィーダの運動軸は２次元でも３次元でもよいことは勿論である。
【００１９】
フィード軸には、フィード軸モータ１１、フィード軸動力伝達機構１２、フィード軸回転角検出センサ１３、フィード軸サーボ制御部１４、フィード軸サーボアンプ１５、フィード軸制御異常検出装置１６が設けられている。
【００２０】
リフト軸は大負荷を協同して駆動するために２系統あり、それぞれのリフト軸には、リフト軸モータ２１，３１、リフト軸動力伝達機構２２，３２、リフト軸回転角検出センサ２３，３３、リフト軸サーボ制御部２４，３４、リフト軸サーボアンプ２５，３５、リフト軸制御異常検出装置２６，３６が設けられている。
【００２１】
フィード軸モータ１１は、フィード軸動力伝達機構１２を介してトランスファーレール６１を前後進運動させる。フィード軸モータ１１に取り付けられているフィード軸回転角検出センサ１３がモータ回転角を検出する。フィード軸サーボ制御部１４は、フィード軸回転角検出センサ１３を通じて測定されるトランスファーレール６１の前後進位置と目標軌跡生成装置４１から送られてくる前後進目標位置とを比較し、トランスファーレール６１を目標軌跡に従って運動させるために必要なモータ制御指令値を計算し、フィード軸サーボアンプ１５へ送る。フィード軸サーボアンプ１５は、モータ制御指令値を電流、電圧に変換してフィード軸モータ１１を駆動する。
【００２２】
フィード軸モータ１１の回転はフィード軸動力伝達機構１２を介してトランスファーレール６１に伝わり、トランスファーレール６１の前後進位置は目標軌跡生成装置４１が生成する前後進目標位置に追従するように制御される。制御装置が正常に動作している場合、目標軌跡生成装置４１が生成する前後進目標位置は常にフィードストローク終端６２間におさまっており、トランスファーレール６１はフィードストローク終端６２間を運動する。
【００２３】
フィード軸制御異常検出装置１６は、フィード軸回転角検出センサ１３からのモータ回転角の信号を用いてフィード軸制御異常を検出し、異常が検出された場合には、フィード軸サーボ制御部１４及び上位制御装置４２へ異常発生を通知する。
【００２４】
リフト軸についても同様に、制御装置が正常に動作している場合、目標軌跡生成装置４１が生成する昇降目標位置は常にリフトストローク終端６３間におさまっており、トランスファーレール６１はリフトストローク終端６３間を運動する。また、リフト軸制御異常検出装置２６，３６は、フィード軸回転角検出センサ２３，３３からのモータ回転角の信号を用いてリフト軸制御異常を検出し、異常が検出された場合には、リフト軸サーボ制御部２４，３４及び上位制御装置４２へ異常発生を通知する。
【００２５】
次に、フィード軸制御異常検出装置１６の詳細な構成及び動作を説明する。
【００２６】
図３に示されるように、フィード軸制御異常検出装置１６は、モータ回転角をトランスファーレール位置に変換する座標変換部５１、位置を微分して速度を得る時間微分部５２、常用最大加速度で減速して停止できる位置を予測する停止可能位置予測部５３、停止予測位置から制御異常を判定する異常判定部５４からなる。
【００２７】
座標変換部５１は、フィード軸回転角検出センサ１３からの信号を座標変換してトランスファーレール６１の前後進位置を得る。座標変換は、次のように行われる。
【００２８】
0004310865.tif 000002
（オフセットは、トランスファーレール６１の前後進位置原点とフィード軸回転角検出センサ１３の原点とのずれを補償するもの）
時間微分部５２は、位置を微分してトランスファーレール６１の前後進速度を得る。
【００２９】
停止可能位置予測部５３は、位置と速度とから、もし常用最大加速度で減速した場合にトランスファーレール６１が停止する位置を予測する。予測は、次のように行われる。
【００３０】
停止予測位置＝現在位置＋現在速度×現在速度／（２×常用最大加速度）
停止予測位置がフィードストローク終端６２を超えている場合、異常判定部５４は、制御装置が異常と判定する。即ち、フィードストローク終端６２の近端位置及び遠端位置に対し、
停止予測位置＜近端位置
もしくは
遠端位置＜停止予測位置
が成立する場合、制御装置が異常と判定する。これは、停止予測位置がフィードストローク終端６２を超えていると常用最大加速度以上の加速度でトランスファーレール６１を減速しないとフィードストローク終端６２を超えてオーバーランしてしまうことになるので、制御装置に何らかの異常が発生していると判断されるからである。
【００３１】
制御装置が異常と判定された場合、異常判定部５４は、フィード軸サーボ制御部１４及び上位制御装置４２へ異常発生を通知する。異常発生が通知された場合、フィード軸サーボ制御部１４又は上位制御装置４２は、トランスファーレール６１を停止させる動作を行う。例えば、目標軌跡生成装置４１が生成する前後進目標位置への追従制御を停止し、機械ブレーキ（図示せず）を作動させる。
【００３２】
リフト軸制御異常検出装置２６，３６についてもフィード軸制御異常検出装置１６と同様の構成により、停止予測位置がリフトストローク終端６３を超えるようであれば、制御装置が異常と判定する。
【００３３】
なお、回転角検出センサ１３，２３，３３には、エンコーダ、パルスジェネレータ、レゾルバなどが使用できる。
【００３４】
位置検出手段として、モータのサーボ制御に使用している回転角検出センサとは独立した位置検出センサを使用してもよい。この位置検出センサとして、リニアエンコーダを使用し、トランスファーフィーダの直線変位を直接測定することもできる。
【００３５】
また、速度検出手段として位置検出センサとは独立した速度検出センサ、例えば、タコジェネレータを使用してもよい。更に、速度検出センサで検出した速度を積分して位置検出するようにしてもよい。
【００３６】
上記の実施形態では、常用加速度が一通りの場合を示したが、常用加速度が二とおり以上ある場合や常用加速度が位置によって異なる場合でも本発明を適用することができる。
【００３７】
また、停止予測位置を時々刻々に計算していたが、予め位置毎に許容される最高速度を計算したテーブルを制御異常判定手段内に用意しておき、速度検出手段により検出される速度が位置検出手段で検出される位置の最高速度より大きい場合に異常と判定することもできる。
【００３８】
また、トランスファーフィーダに機械ブレーキが取り付けられている場合には、制御異常検出後に機械ブレーキをかけることにより、トランスファーフィーダが停止する時間を短縮することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４０】
（１）過走が確実に防止されるので、サーボトランスファーフィーダの安全性、信頼性が向上する。
【００４１】
（２）トランスファーフィーダや駆動モータが機械的或いは電気的に破損する危険性がなくなると共に、サーボトランスファーフィーダの稼働率が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す制御装置の構成図である。
【図２】本発明の制御装置を導入したプレス機用サーボトランスファーフィーダの構成図である。
【図３】図２中のフィード軸制御異常検出装置の詳細構成図である。
【符号の説明】
１  トランスファーフィーダ
２  駆動モータ
３  位置検出器（位置検出手段）
４  サーボ演算部
５  電流増幅器
６  微分器（速度検出手段）
７  停止位置予測手段
８  制御異常判定手段
【図１】
0004310865.tif 000003
【図２】
0004310865.tif 000004
【図３】
0004310865.tif 000005