(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護機能を有するＡＣサーボドライバにてＡＣサーボモータを制御し、このＡＣサーボモータを介して機械装置の制御を行うものにおいて、
前記ＡＣサーボモータに速度検出器を設け、この検出器にて検出された速度信号を前記ＡＣサーボドライバに設けられた速度モニタ部を介して導入する過負荷制限部を設け、この過負荷制限部のリミッタ特性を、前記導入された速度信号が±Ｎ1までのＡＣサーボモータへの出力信号をＡＣサーボモータの定格トルク１００％で最低トルクリミッタ値に設定し、±Ｎ1を越えて±Ｎ2となったときＡＣサーボモータの定格トルク３００％を最大トルクリミッタ値に設定して前記ＡＣサーボドライバに出力するよう構成したことを特徴としたＡＣサーボモータの過負荷保護装置。
【請求項２】
前記±Ｎ1は、ＡＣサーボモータの速度１０％とし、±Ｎ2はＡＣサーボモータの速度２０％であることを特徴とした請求項１記載のＡＣサーボモータの過負荷保護装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械装置を位置制御すにときに用いられるＡＣサーボモータに係わり、特にこのサーボモータの過負荷保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、動力計測システムにおけるエンジンのスロットル開度やブレーキストローク制御には、ＡＣサーボモータを用いた高速制御が行われている。
ＡＣサーボモータを用いて機械装置を高速で作動させる場合、このサーボモータの回転部ではＪ1の慣性を有し、また、負荷である機械側ではＪ2の慣性を有しており、異なる慣性を有する負荷を連結して短時間で定格回転にまで加速する必要があるため、サーボモータは、一般には３００％までの過負荷に耐えるようになっている。しかし、その時間は短時間定格となっている。
【０００３】
したがって、このようなサーボモータを実際に使用する場合には、過負荷時間を検討しながら選定されるが、実際の使用状態では種々の使用ケースがあり、検討しながら選定したとしても、過負荷での使い過ぎが生じることがある。このため、サーボモータを駆動するＡＣサーボドライバーには過負荷保護装置が取り付けられ、この過負荷保護装置によってＡＣサーボモータおよびＡＣサーボドライバーを保護すると共に、異常信号を出力してシステムのインターロック信号としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＣサーボモータを用いて機械装置を制御する場合の過負荷保護のための設定手段として，例えば機械装置がスロットルアクチュエータの場合には、当該アクチュエータを被試験機にセットした後に、表面パネルよりリモートコントロールによってアクチュエータを自動的に動作させてスロットルやクラッチレバーの初期調整操作を行ない、その際のスロットルやクラッチレバーの動作位置をメモリすることにより過負荷保護の手段としているのが一般的である。
しかし、動力計測システムにおけるエンジンのスロットル開度の０〜１００％間の位置制御や、ブレーキストロークの０〜１００％間の位置制御等の場合の設定手段として、当該位置にストッパーを設け、そのストッパー位置記憶は、上記のようなサーボモータを駆動させながら位置設定をせずに、人手によって該当位置にまで可動部分を移動させ、その位置をストッパー位置として設定記憶させる簡便な手法も行われている。
そのような場合、機械位置移動が本来ならば１００％の位置設定であるにもかかわらず、９８％とか９９％の位置をストッパー位置として設定記憶させることがあり、また、図４で示すように、操作するためにスロットルアチュエータとエンジン間を連結しているワイヤやリンクの撓みによって、サーボモータの位置を  １００％よりも大きなストロークでメモリ装置に記憶される場合があった。
【０００５】
一方、ＡＣサーボモータは、通常運転時の定格は１００％トルクであるが、所定位置への移動時間を速くするために、短時間ではあるが加速時等には３００％までの過負荷に耐えられるようになっている。このため、機械位置の移動範囲における１００％のストッパー位置が、例えば９９％位置にメモリされ、大きなストロークで設定記憶されていたことにより、ＡＣサーボモータは、実際には定格の１００％を越えたトルクの操作力で運転されていても、メモリ内ではストッパーの記憶値には達してないことになる。
したがって、このような状態が発生すると、ＡＣサーボモータの過負荷運転が規定時間以上継続することになる。
ＡＣサーボモータの異常監視機能が付加されているサーボドライバーは、この状態を検出してＡＣサーボモータを停止させると共に、異常信号を発生してシステム全体を停止させる問題を有している。
【０００６】
本発明の目的は、メモリ装置への誤差設定時でも確実に過負荷制限を可能にしたこの種装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、保護機能を有するＡＣサーボドライバにてＡＣサーボモータを制御し、このＡＣサーボモータを介して機械装置の制御を行うものにおいて、
前記ＡＣサーボモータに速度検出器を設け、この検出器にて検出された速度信号を前記ＡＣサーボドライバに設けられた速度モニタ部を介して導入する過負荷制限部を設け、この過負荷制限部のリミッタ特性を、前記導入された速度信号が±Ｎ1までのＡＣサーボモータへの出力信号をＡＣサーボモータの定格トルク１００％で最低トルクリミッタ値に設定し、±Ｎ1を越えて±Ｎ2となったときＡＣサーボモータの定格トルク３００％を最大トルクリミッタ値に設定して前記ＡＣサーボドライバに出力するよう構成したものである。
【０００８】
本発明の第２は、前記±Ｎ1は、ＡＣサーボモータの速度１０％とし、±Ｎ2はＡＣサーボモータの速度２０％であることを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施形態】
図１は、本発明の実施形態を示す構成図である。図において、１はＡＣサーボドライバで、動力計測システムにおいては、図示省略された計測制御部よりスロットル開度指令などの位置指令信号が入力される。２はＡＣサーボモータで、サーボドライバ１からの制御信号に基づいて制御される。３はパルスエンコーダよりなる速度検出器で、サーボモータ２の速度を検出してＡＣサーボドライバ１にフイードバックされる。１１はサーボドライバに設けられた速度モニタ部で、速度検出器３を介してフイードバックされた信号をもとにサーボモータ２の速度をモニタする。４は過負荷制限部で、速度モニタ部１１よりの信号を導入し所定のリミッタ信号としてＡＣサーボドライバ１に出力される。
【００１１】
図２は過負荷制限部の特性図を示したもので、横軸は速度モニタ１１部より入力された回転数信号、縦軸はサーボモータ２のトルクリミッタ信号を示したものである。
±Ｎ1は、それぞれトルクの最低リミッタ値が設定される回転数で、この最低リミッタ値は１００％のトルク値で設定されるが、±Ｎ1の回転数は、例えばＡＣサーボモータ２の１０％程度の範囲で設定されている。
±Ｎ2は、それぞれトルクの最大リミッタ値が設定される回転数で、この回転数±Ｎ2は例えばＡＣサーボモータ２の２０％程度に設定され、その時におけるトルクの最大リミッタ値は３００％となっている。
なお、最低リミッタ値の１００％と最大リミッタ値の３００％は、任意の設定値であって、使用状態によって変更できることは勿論である。
【００１２】
以上のように構成された本発明において、位置指令信号がＡＣサーボドライバ１に入力されると、この信号に応じた信号がＡＣサーボモータ２に出力されてこのサーボモータ２は制御される。サーボモータ２の回転信号は、回転数検出器３によって検出されてサーボドライバ１の速度モニタ部１１にフイードバックされてモニタされ、この速度モニタ部１１を通して過負荷制限部４に出力される。
ＡＣサーボモータ２が機械的にロックして所定位置にまで達しない場合，従来では過負荷設定値の３００％のトルクを発生しようとするが、過負荷制限部４では、図２で示す特性信号が出力されるよう構成されているので、ＡＣサーボモータ２のロック状態で停止、又は振動していても回転数はゼロ近辺の正，逆転各１０％（±Ｎ1）の範囲内であり、この回転範囲内では１００％トルクにリミットされていて過負荷状態となることはなく、したがって、ＡＣサーボモータおよびサーボドライバを損傷することなく、また、異常信号を発生してシステムダウンをすることなく連続運転が可能となる。
【００１３】
ＡＣサーボモータ２が動きだす時は１００％のトルクで動き出すが、±Ｎ1を過ぎると急激に駆動トルクは大きくなり、±Ｎ2である２０％では最大トルクリミッタ値である３００％のトルクを出すことになり、３００％トルクで加速運転されてサーボモータの速度１００％にまで達する時間は、従来よりも多少遅れるが、次のように実用的には殆ど影響はない。
【００１４】
図３はサーボモータのスタートから１００％の速度に達した後、所定位置に達して停止するまでの状態を示したもので、Ｌ１が従来，Ｌ２が本発明の運転時である。従来のＬ１の場合には、１００％速度にまでの到達時間はｔ１であったものが、本発明のＬ２の場合にはｔ１＋ｔ２となる。
しかし、一般に、ＡＣサーボモータで機械装置を所定位置にまで高速移動する場合、その加速時間ｔ１は２０〜４０ｍＳであり、また、停止までの時間ｔ３は
１００〜２００ｍＳである。そのような使用環境での遅れ時間ｔ２は、  ２〜８ｍＳ程度の僅かなものであり、実用的な悪影響は生じないものである。
【００１５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、ＡＣサーボドライバに過負荷制限部を設け、この過負荷制限部の出力特性を、サーボモータの速度±Ｎ1までを最低トルクリミッタ値に設定し、速度Ｎ2からは最大トルクリミッタ値に設定したものであるから、ＡＣサーボモータが機械的ロック状態などにより所定位置にまで達しない場合でも、速度±Ｎ1までは設定された最低トルク値によってサーボモータは運転されるため、ＡＣサーボモータやＡＣサーボドライバを損傷することなく、また、システムダウンを発生させることもなくなる等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】過負荷制限部の出力特性図。
【図３】ＡＣサーボモータの運転状態図。
【図４】ストローク設定説明図。
【符号の説明】
１…ＡＣサーボドライバ
２…ＡＣサーボモータ
３…速度検出器
４…過負荷制限部
１１…速度モニタ
【図１】
0003820887.tif 000002
【図２】
0003820887.tif 000003
【図３】
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【図４】
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