JP6157772B1 - Servo control diagnostic system - Google Patents
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Abstract
サーボ制御診断システム(10)は、機械端(3)を駆動するサーボモータ(2)の回転速度を積分してモータ端位置データとして出力する積分器(102)と、トリガーが発生した時点からの機械端(3)の位置データである機械端位置データの値の変化量と予め定められた位置データ閾値(207)とを比較する第一診断部(204)と、トリガーが発生した時点からのモータ端位置データの値の変化量と位置データ閾値(207)とを比較する第二診断部(205)と、を備える。The servo control diagnosis system (10) includes an integrator (102) that integrates the rotational speed of the servo motor (2) that drives the machine end (3) and outputs the result as motor end position data, and the time from when the trigger occurs. A first diagnosis unit (204) that compares a change amount of the value of the machine end position data that is the position data of the machine end (3) with a predetermined position data threshold value (207); A second diagnosis unit (205) that compares the amount of change in the value of the motor end position data with the position data threshold value (207).
Description
本発明は、工作機械、ロボットまたは搬送システムの制御といった用途に使用されるサーボ制御システムの異常検出を行うサーボ制御診断システムに関する。 The present invention relates to a servo control diagnosis system that detects an abnormality in a servo control system used for applications such as control of a machine tool, a robot, or a transfer system.
サーボ制御システムは、コントローラが出力する位置指令値と機械端からの位置フィードバック値とから速度指令を生成する位置制御部と、位置制御部から与えられた速度指令の値と速度フィードバック値とからサーボモータの駆動電力を生成する速度制御部とを有している。 The servo control system includes a position control unit that generates a speed command from the position command value output from the controller and a position feedback value from the machine end, and a servo that is generated from the speed command value and the speed feedback value given from the position control unit. And a speed control unit that generates driving power for the motor.
フルクローズドループとなっているフルクローズドサーボ制御システムにおいては、サーボモータに接続されてサーボモータの回転速度、回転角または磁極位置を検出するモータ端検出器からのフィードバック信号と、サーボモータが駆動するテーブルの線形移動位置を検出する機械端検出器からのフィードバック信号と、を用いた制御が行われる。 In a fully closed servo control system that is in a fully closed loop, the servo motor is driven by a feedback signal from a motor end detector that is connected to the servo motor and detects the rotation speed, rotation angle, or magnetic pole position of the servo motor. Control using a feedback signal from a machine end detector that detects the linear movement position of the table is performed.
上記したようなフルクローズドサーボ制御システムでは、メンテナンスなどにおいて、ユーザがサーボ制御システムに接近して作業することがある。このような場合において、機械端の位置またはサーボモータの回転速度がユーザの安全を確保するために予め定めた目標値を維持しているか否かを診断する必要がある。位置または速度が目標値を維持できていないという異常を検出する上記診断において、検出の冗長性を持たせる方法としては、2つの診断用検出器を用いる手法が従来から用いられてきた。すなわち、2つの診断用検出器から得られた2つのデータを逐次比較する或いは設定値と比較することにより、位置または速度の異常を検出することが行われていた。特許文献1では、モータ軸のエンコーダおよびリニアスケールの速度または位置を比較して異常検出している。 In the above-described fully closed servo control system, a user may work close to the servo control system during maintenance or the like. In such a case, it is necessary to diagnose whether or not the position of the machine end or the rotation speed of the servo motor maintains a predetermined target value in order to ensure the safety of the user. In the above diagnosis for detecting an abnormality that the position or velocity cannot maintain the target value, a method using two diagnostic detectors has been conventionally used as a method for providing detection redundancy. That is, an abnormality in position or speed has been detected by sequentially comparing two data obtained from two diagnostic detectors or comparing them with a set value. In Patent Document 1, abnormality is detected by comparing the speed or position of the encoder of the motor shaft and the linear scale.
しかしながら、上記した冗長性を備えた従来の異常検出技術においては、2つのデータを得るために、サーボアンプの外部に新たに診断用検出器を追加するか、2つのデータが取得可能な検出器を設けるか、または検出器からのフィードバック信号の分岐部をサーボアンプの外部に設けるかしなければならない。すなわち、新たな検出器の設置、検出器または配線の変更が必要であり、コストまたは容易性という観点から問題がある。また、特許文献1においては、コントローラであるNC装置内に比較および判断を行うための新たな演算部を設けなければならないという問題点がある。 However, in the conventional abnormality detection technology having the above-described redundancy, in order to obtain two data, a diagnostic detector is newly added outside the servo amplifier, or a detector capable of acquiring two data Or a branch part of the feedback signal from the detector must be provided outside the servo amplifier. That is, it is necessary to install a new detector and change the detector or wiring, which is problematic from the viewpoint of cost or ease. Moreover, in patent document 1, there exists a problem that the new calculating part for performing a comparison and judgment must be provided in NC apparatus which is a controller.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、NC装置または検出器の変更なしに診断精度を向上することが可能なサーボ制御診断システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a servo control diagnostic system capable of improving diagnostic accuracy without changing an NC device or a detector.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、機械端を駆動するサーボモータの回転速度を積分してモータ端位置データとして出力する積分器と、トリガーが発生した時点からの機械端の位置データである機械端位置データの値の変化量と予め定められた位置データ閾値とを比較する第一診断部を備える。さらに本発明は、トリガーが発生した時点からのモータ端位置データの値の変化量と位置データ閾値とを比較する第二診断部を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes an integrator that integrates the rotation speed of a servo motor that drives a machine end and outputs the result as motor end position data, and a point from when the trigger occurs. A first diagnosis unit is provided that compares the amount of change in the machine end position data, which is the machine end position data, with a predetermined position data threshold value. Furthermore, the present invention is characterized by including a second diagnosis unit that compares the amount of change in the value of the motor end position data from the time when the trigger occurs and the position data threshold value.
本発明にかかるサーボ制御診断システムは、NC装置または検出器の変更なしに診断精度を向上することが可能になるという効果を奏する。 The servo control diagnosis system according to the present invention has an effect that the diagnosis accuracy can be improved without changing the NC device or the detector.
以下に、本発明の実施の形態にかかるサーボ制御診断システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a servo control diagnosis system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかるサーボ制御診断システム10の構成を示すブロック図である。サーボ制御診断システム10は、サーボアンプであるサーボ制御部100と、サーボ制御部100に設けられた診断装置200と、を備える。サーボ制御部100は、サーボモータ2を制御する。サーボモータ2は、伝達機構を介して機械端であるテーブル3を駆動する。診断装置200は、サーボ制御部100とシリアル通信により信号を送受信する。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a servo control diagnosis system 10 according to the first embodiment of the present invention. The servo control diagnosis system 10 includes a servo control unit 100 that is a servo amplifier, and a diagnosis device 200 provided in the servo control unit 100. The servo control unit 100 controls the
サーボモータ2には、サーボモータ2の回転速度を検出するモータ端検出器4が取り付けられている。モータ端検出器4は、サーボモータ2の回転速度を速度フィードバック値としてサーボ制御部100に出力する。
A motor end detector 4 that detects the rotational speed of the
テーブル3には、テーブル3の線形移動位置を検出する機械端検出器5が取り付けられている。テーブル3の線形移動位置とは、テーブル3が直線的に移動したときの位置である。機械端検出器5は、機械端の位置データを検出して機械端位置データとして出力する。具体的には、テーブル3の機械端位置データである線形移動位置を位置フィードバック値としてサーボ制御部100に出力する。
A
図1のサーボ制御部100、サーボモータ2およびテーブル3を含んだサーボ制御システムは、機械端検出器5からの位置フィードバック値も利用するフルクローズドサーボ制御システムである。
The servo control system including the servo control unit 100, the
サーボ制御部100は、NC装置といったコントローラ1が出力する位置指令値および機械端検出器5からの位置フィードバック値に基づいて速度指令を生成する位置制御部101と、位置制御部101からの速度指令値およびモータ端検出器4からの速度フィードバック値に基づいてサーボモータ2の駆動電力を生成する速度制御部102と、を備える。
The servo control unit 100 includes a
また、サーボ制御部100は、位置制御部101から出力された機械端位置データを通信データに変換するデータ変換部103と、速度制御部102から出力されたモータ端位置データを通信データに変換するデータ変換部104と、データ変換部103および104が出力する通信データを診断装置200に送信する送信部105と、を備える。
The servo control unit 100 also converts the machine end position data output from the
なお、位置制御部101は、機械端検出器5からの位置フィードバック値を機械端位置データとして、データ変換部103に出力する。速度制御部102は積分器の機能も有し、速度フィードバック値であるサーボモータ2の回転速度を積分してモータ端位置データとして、データ変換部104に出力する。
The
データ変換部103は、位置制御部101から入力された機械端位置データに、CRC(Cyclic Redundancy Check)32といった誤り検出符号およびデータの順序を示すデータナンバーを付加して、信頼性を高めた通信データに変換して、送信部105に出力する。データ変換部104は、速度制御部102から入力されたモータ端位置データに、CRC32といった誤り検出符号およびデータナンバーを付加して、信頼性を高めた通信データに変換して、送信部105に出力する。
The
送信部105は、データ変換部103および104から入力された通信データを、シリアル通信によって診断装置200に出力する。具体的には、送信部105は、データ変換部103から入力される機械端位置データを変換した通信データと、データ変換部104から入力されるモータ端位置データを変換した通信データと、を順番にシリアル通信で送信する。
The
診断装置200は、サーボ制御部100の送信部105に接続されて送信部105からの通信データを受信する受信部201と、機械端位置データを復元するデータ復元部202と、モータ端位置データを復元するデータ復元部203と、復元された機械端位置データに基づいて異常検出する第一診断部204と、復元されたモータ端位置データに基づいて異常検出する第二診断部205と、を備える。受信部201は、送信部105と有線により接続されてもよいし、無線で通信接続されてもよい。
The diagnosis apparatus 200 is connected to the
診断装置200の一例は、サーボ制御部100に取り付けられた専用のハードウェアである。また、診断装置200はサーボ制御部100の内部に組み込まれた専用のハードウェアであってもよい。受信部201と送信部105とが無線で通信接続されている場合は、診断装置200はサーボ制御部100から離れて設けられてもかまわない。専用のハードウェアの処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。受信部201、データ復元部202、データ復元部203、第一診断部204および第二診断部205の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
An example of the diagnostic apparatus 200 is dedicated hardware attached to the servo control unit 100. Further, the diagnostic apparatus 200 may be dedicated hardware incorporated in the servo control unit 100. When the
受信部201は、サーボ制御部100の送信部105から入力された通信データを受信し、通信データをデータ復元部202およびデータ復元部203に出力する。送信部105からの通信データは上述したようにシリアル通信で送信されるので、受信部201は、予め設定または送信部105からの通知といった方法により送信部105によるデータ送信の順番、すなわちデータ受信の順番を把握することができる。これにより、受信部201は、機械端位置データを変換した通信データはデータ復元部202に出力し、モータ端位置データを変換した通信データはデータ復元部203に出力することが可能となる。
The
データ復元部202は、機械端位置データを変換した通信データを受信部201から受け取って機械端位置データに復元し、復元された機械端位置データを第一診断部204に出力する。
The
データ復元部203は、モータ端位置データを変換した通信データを受信部201から受け取ってモータ端位置データに復元し、復元されたモータ端位置データを第二診断部205に出力する。
The data restoration unit 203 receives the communication data obtained by converting the motor end position data from the
実施の形態1における診断装置200は外部トリガーが発生すると検出することが可能であり、診断装置200による診断は、外部トリガーが発生した時点、すなわち診断装置200が外部トリガーを検出した時点から開始される。トリガーとなる外部トリガーには、ユーザによるさまざまな動作が含まれる。具体的には、メンテナンス作業時のユーザの安全確保のためにサーボモータ2およびテーブル3を静止させておきたいといった目的で、診断装置200に設けられた図示しないスイッチをユーザが押下した時点で診断が開始される。また、プレス機において、ユーザは両側にそれぞれ設けられた2つのボタンを作業中は常時押下しており、ユーザがボタンを押下しなくなった時点で、不要な動作が行われないようにユーザの安全確保のために診断が開始される。また、ライトカーテンがユーザにより遮光された時点で診断を開始してもよい。このように、診断装置200による診断は、コントローラ1からの指令には依存せずに、ユーザの上述したような動作である外部トリガーの発生を検出した時点から開始されるので、診断開始の時点は、ユーザの上述したような動作が発生した時点となる。なお、サーボ制御部100の診断動作は、コントローラ1からの指令による通常の制御による動作とは別であり、並行して実行されてもかまわない。
The diagnosis apparatus 200 in Embodiment 1 can detect when an external trigger occurs, and diagnosis by the diagnosis apparatus 200 is started from the time when the external trigger occurs, that is, from the time when the diagnosis apparatus 200 detects the external trigger. The The external trigger as a trigger includes various actions by the user. Specifically, the diagnosis is performed when the user presses a switch (not shown) provided in the diagnosis device 200 for the purpose of keeping the
診断開始の時点において、第一診断部204は、データ復元部202から入力された復元された機械端位置データの値を記録する。そして、診断開始後の復元された機械端位置データの値を診断開始時の復元された機械端位置データの値と比べることにより診断開始の時点からの変化量を求めて、当該変化量と位置データ閾値207とを単位を揃えて比較し、当該変化量が、位置データ閾値207以内であるか否かを判定する。変化量が位置データ閾値207以内でない場合は、テーブル3の動作に何らかの異常が発生したと診断する。ここで単位を揃えるとは、一方の数値をテーブル3の線形移動位置またはサーボモータ2の回転角度といった物理量を示す単位のいずれかの単位で表現する数値に変換して両方の数値の単位を同じにすることである。したがって、位置データ閾値207はいずれの単位で与えられてもかまわない。ここで、位置データ閾値207は、診断の開始前にユーザによってパラメータとして予め指定された値である。なお、上記判定は、診断開始の時点における復元された機械端位置データの値をゼロとして、診断開始後の復元された機械端位置データの値が、位置データ閾値207以内であるか否かを判定するようにしてもよい。
At the time of starting diagnosis, the
さらに、診断開始後に第一診断部204は、復元された機械端位置データの値と第二診断部205から入力された復元されたモータ端位置データの値とをデータ差分閾値206の単位に揃えて得た差分が、予め定められたデータ差分閾値206以内であるか否かを判定する。ここで、データ差分閾値206は、診断の開始前にユーザによってパラメータとして指定された値である。機械端位置データの値とモータ端位置データの値とは、テーブル3の線形移動位置またはサーボモータ2の回転角度のいずれかに単位を揃えれば正常動作時には同じ値になるはずである。したがって、両者の単位を揃えて得た差分がデータ差分閾値206以内でない場合は、サーボモータ2とテーブル3との間の機械的な連結の不具合といったサーボ制御システムの異常が発生したと考えられる。
Further, after the diagnosis is started, the
診断開始の時点において、第二診断部205は、データ復元部203から入力された復元されたモータ端位置データの値を記録する。そして、診断開始後の復元されたモータ端位置データの値を診断開始時の復元されたモータ端位置データの値と比べることにより診断開始の時点からの変化量を求めて、当該変化量と位置データ閾値207とを単位を揃えて比較し、当該変化量が、位置データ閾値207以内であるか否かを判定する。変化量が位置データ閾値207以内でない場合は、サーボモータ2の動作に何らかの異常が発生したと診断する。なお、上記判定は、診断開始の時点における復元されたモータ端位置データの値をゼロとして、診断開始後の復元されたモータ端位置データの値が、位置データ閾値207以内であるか否かを判定するようにしてもよい。
At the time of starting diagnosis, the second diagnosis unit 205 records the value of the restored motor end position data input from the data restoration unit 203. Then, by comparing the value of the restored motor end position data after the start of diagnosis with the value of the restored motor end position data at the start of diagnosis, the amount of change from the start of diagnosis is obtained, and the change amount and position The
さらに、診断開始後に第二診断部205は、復元されたモータ端位置データの値と第一診断部204から入力された復元された機械端位置データの値とをデータ差分閾値206の単位に揃えて得た差分が、データ差分閾値206以内であるか否かを判定する。両者の単位を揃えて得た差分がデータ差分閾値206以内でない場合は、サーボモータ2とテーブル3との間の機械的な連結の不具合といったサーボ制御システムの異常が発生したと考えられる。これにより、同じ差分の値を用いた判定を第一診断部204および第二診断部205の両方で実行することになるので二重チェックをすることができる。なお、第一診断部204または第二診断部205のいずれか一方で上記判定を行ってもかまわない。
Further, after the diagnosis is started, the second diagnosis unit 205 aligns the restored motor end position data value and the restored machine end position data value input from the
また、実施の形態1においては、機械端検出器5の検出対象をテーブル3の線形移動位置としたが、検出対象はこれに限定されない。機械位置を検出する対象であれば、回転位置、移動位置、その他のどのような検出対象であってもかまわない。
In the first embodiment, the detection target of the
また、位置データ閾値207は、サーボ制御部100がサーボモータ2の動作モデルに基づいてサーボモータ2の位置の許容変動量を推定した値であってもよい。また、位置データ閾値207は、サーボ制御部100がテーブル3の動作モデルに基づいてテーブル3の線形移動位置の許容変動量を推定した値であってもよい。ここで、テーブル3の動作モデルとは、制御に対するテーブル3の動作の遅れを表現したモデルである。
Further, the position
実施の形態1にかかるサーボ制御診断システム10によれば、位置フィードバック値に基づいて速度指令を生成する位置制御部101から得た機械端位置データと、速度フィードバック値に基づいてサーボモータ2を制御する速度制御部102から得たモータ端位置データと、をサーボ制御のユーザの安全確保のための診断に使用する。これにより、サーボアンプの外部に診断用検出器を設けることが不要であり、2つのデータが取得可能な検出器を使用する必要もない。
According to the servo control diagnosis system 10 according to the first embodiment, the machine end position data obtained from the
また、診断装置200は、サーボ制御部100に接続されて、異常検出のための位置データをサーボ制御部100から直接取得して、位置データ閾値207と比較することにより機械端位置およびモータ端位置の維持を継続できないという異常の発生を診断する。したがって、検出器からのフィードバック信号の分岐部をサーボ制御部100の外部に設ける必要がない。
Further, the diagnosis apparatus 200 is connected to the servo control unit 100, acquires position data for detecting an abnormality directly from the servo control unit 100, and compares it with the position
すなわち、異常検出のための診断装置200を新たに設置するに際して、サーボモータ2の通常動作においてサーボ制御部100が制御で用いる機械端位置データおよびモータ端位置データを利用する構成とする。したがって、新たな検出器の設置、NC装置、検出器または配線の変更が不要なので、診断装置200をサーボ制御部100に直接接続する簡易な構成で異常診断が可能となる。
That is, when newly installing the diagnostic device 200 for detecting an abnormality, the servo control unit 100 uses the machine end position data and the motor end position data used for control in the normal operation of the
実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2にかかるサーボ制御診断システム20の構成を示すブロック図である。サーボ制御診断システム20は、サーボアンプであるサーボ制御部300と、サーボ制御部300に備えられた診断装置400と、を備える。サーボ制御部300は、第一サーボモータ12および第二サーボモータ22を制御する。第一サーボモータ12は、伝達機構を介して第一機械端である第一テーブル13を駆動する。第二サーボモータ22は、別の伝達機構を介して第二機械端である第二テーブル23を駆動する。第一テーブル13および第二テーブル23は機械的に連動する、すなわち軸同期して同じ動きをする。第一テーブル13および第二テーブル23の具体例は、搬送用の左右のテーブルである。診断装置400は、サーボ制御部300とシリアル通信により信号を送受信する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the servo control diagnostic system 20 according to the second embodiment of the present invention. The servo control diagnosis system 20 includes a
第一サーボモータ12には、第一サーボモータ12の回転速度を検出する第一モータ端検出器14が取り付けられている。第一モータ端検出器14は、第一サーボモータ12の回転速度を速度フィードバック値としてサーボ制御部300に出力する。
A first
第二サーボモータ22には、第二サーボモータ22の回転速度を検出する第二モータ端検出器24が取り付けられている。第二モータ端検出器24は、第二サーボモータ22の回転速度を速度フィードバック値としてサーボ制御部300に出力する。
A second
実施の形態2のサーボ制御システムは、単一のサーボアンプで2軸のサーボモータを駆動するので、実施の形態2にかかるサーボ制御診断システム20は、それぞれのサーボモータに接続されている検出器を使用する。すなわち、実施の形態1にかかるサーボ制御診断システム10は、モータ端検出器4および機械端検出器5の検出値を用いるが、実施の形態2にかかるサーボ制御診断システム20は、第一モータ端検出器14および第二モータ端検出器24の検出値を用いる。
Since the servo control system according to the second embodiment drives a two-axis servo motor with a single servo amplifier, the servo control diagnostic system 20 according to the second embodiment includes a detector connected to each servo motor. Is used. That is, the servo control diagnosis system 10 according to the first embodiment uses the detection values of the motor end detector 4 and the
サーボ制御部300は、第一モータ端検出器14からの速度フィードバック値を積分して位置フィードバック値として出力する第一積分器310と、NC装置といったコントローラ1が出力する第一位置指令値および第一積分器310からの位置フィードバック値に基づいて第一速度指令を生成する第一位置制御部311と、第一位置制御部311からの第一速度指令値および第一モータ端検出器14からの速度フィードバック値に基づいて第一サーボモータ12の駆動電力を生成する第一速度制御部312と、を備える。
The
また、サーボ制御部300は、第二モータ端検出器24からの速度フィードバック値を積分して位置フィードバック値として出力する第二積分器320と、コントローラ1が出力する第二位置指令値および第二積分器320からの位置フィードバック値に基づいて第二速度指令を生成する第二位置制御部321と、第二位置制御部321からの第二速度指令値および第二モータ端検出器24からの速度フィードバック値に基づいて第二サーボモータ22の駆動電力を生成する第二速度制御部322と、を備える。
The
また、サーボ制御部300は、第一位置制御部311から出力された第一モータ端位置データを通信データに変換するデータ変換部303と、第二位置制御部321から出力された第二モータ端位置データを通信データに変換するデータ変換部304と、データ変換部303および304が出力する通信データを診断装置400に送信する送信部305と、を備える。
The
なお、第一位置制御部311は、第一積分器310からの位置フィードバック値を第一モータ端位置データとして、データ変換部303に出力する。第二位置制御部321は、第二積分器320からの位置フィードバック値を第二モータ端位置データとして、データ変換部304に出力する。
The first
データ変換部303は、第一位置制御部311から入力された第一モータ端位置データに、CRC32といった誤り検出符号およびデータナンバーを付加して、信頼性を高めた通信データに変換して、送信部305に出力する。データ変換部304は、第二位置制御部321から入力された第二モータ端位置データに、CRC32といった誤り検出符号およびデータナンバーを付加して、信頼性を高めた通信データに変換して、送信部305に出力する。
The
送信部305は、データ変換部303および304から入力された通信データを、シリアル通信によって診断装置400に出力する。具体的には、送信部305は、データ変換部303から入力される第一モータ端位置データを変換した通信データと、データ変換部304から入力される第二モータ端位置データを変換した通信データと、を順番にシリアル通信で送信する。
The
診断装置400は、サーボ制御部300の送信部305に接続されて送信部305からの通信データを受信する受信部401と、第一モータ端位置データを復元するデータ復元部402と、第二モータ端位置データを復元するデータ復元部403と、復元された第一モータ端位置データに基づいて異常検出する第一診断部404と、復元された第二モータ端位置データに基づいて異常検出する第二診断部405と、を備える。受信部401は、送信部305と有線により接続されてもよいし、無線で通信接続されてもよい。
The
診断装置400の一例は、サーボ制御部300に取り付けられた専用のハードウェアである。また、診断装置400はサーボ制御部300の内部に組み込まれた専用のハードウェアであってもよい。受信部401と送信部305とが無線で通信接続されている場合は、診断装置400はサーボ制御部300から離れて設けられてもかまわない。専用のハードウェアの処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。受信部401、データ復元部402、データ復元部403、第一診断部404および第二診断部405の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
An example of the
受信部401は、サーボ制御部300の送信部305から入力された通信データを受信し、通信データをデータ復元部402およびデータ復元部403に出力する。送信部305からの通信データは上述したようにシリアル通信で送信されるので、受信部401は、予めの設定または送信部305からの通知といった方法により送信部305によるデータ送信の順番、すなわちデータ受信の順番を把握することができる。これにより、受信部401は、第一モータ端位置データを変換した通信データはデータ復元部402に出力し、第二モータ端位置データを変換した通信データはデータ復元部403に出力することが可能となる。
The
データ復元部402は、第一モータ端位置データを変換した通信データを受信部401から受け取って第一モータ端位置データに復元し、復元された第一モータ端位置データを第一診断部404に出力する。
The
データ復元部403は、第二モータ端位置データを変換した通信データを受信部401から受け取って第二モータ端位置データに復元し、復元された第二モータ端位置データを第二診断部405に出力する。
The data restoration unit 403 receives communication data obtained by converting the second motor end position data from the
実施の形態2における診断装置400による診断も、実施の形態1と同様に、ユーザによるさまざまな動作である外部トリガーの発生を診断装置400が検出した時点から開始される。したがって、診断開始の時点は、外部トリガーであるユーザの動作が発生した時点となる。
Diagnosis by the
診断開始の時点において、第一診断部404は、データ復元部402から入力された復元された第一モータ端位置データの値を記録する。そして、診断開始後の復元された第一モータ端位置データの値を診断開始時の復元された第一モータ端位置データの値と比べることにより診断開始の時点からの変化量を求めて、当該変化量と位置データ閾値407とを比較し、当該変化量が位置データ閾値407以内であるか否かを判定する。当該変化量が位置データ閾値407以内でない場合は、第一サーボモータ12の動作に何らかの異常が発生したと診断する。ここで、位置データ閾値407は、診断の開始前にユーザによってパラメータとして予め指定された値である。なお、上記判定は、診断開始の時点における復元された第一モータ端位置データの値をゼロとして、診断開始後の復元された第一モータ端位置データの値が、位置データ閾値407以内であるか否かを判定するようにしてもよい。
At the time of starting diagnosis, the
さらに、診断開始の時点において、第一診断部404は、復元された第一モータ端位置データの値と第二診断部405から入力された復元された第二モータ端位置データの値との差分を記録する。そして、診断開始後の当該差分の診断開始の時点からの変化量が、位置差分閾値406以内であるか否かを判定する。ここで、位置差分閾値406は、診断の開始前にユーザによってパラメータとして予め指定された値である。第一テーブル13および第二テーブル23が機械的に連動している場合は、当該差分の変化量は理想的にはゼロであるはずなので、当該差分の変化量が位置差分閾値406以内でない場合は、第一テーブル13および第二テーブル23が機械的に連動していないといったサーボ制御システムの異常が発生したと考えられる。
Furthermore, at the time of starting diagnosis, the
診断開始の時点において、第二診断部405は、データ復元部403から入力された復元された第二モータ端位置データの値を記録する。そして、診断開始後の復元された第二モータ端位置データの値を診断開始時の復元された第二モータ端位置データの値と比べることにより診断開始の時点からの変化量を求めて、当該変化量と位置データ閾値407とを比較し、当該変化量が位置データ閾値407以内であるか否かを判定する。当該変化量が位置データ閾値407以内でない場合は、第二サーボモータ22の動作に何らかの異常が発生したと診断する。なお、上記判定は、診断開始の時点における復元された第二モータ端位置データの値をゼロとして、診断開始後の復元された第二モータ端位置データの値が、位置データ閾値407以内であるか否かを判定するようにしてもよい。
At the start of diagnosis, the second diagnosis unit 405 records the value of the restored second motor end position data input from the data restoration unit 403. Then, by comparing the value of the restored second motor end position data after the diagnosis start with the value of the restored second motor end position data at the start of the diagnosis, the amount of change from the time of the diagnosis start is obtained, The amount of change is compared with the position
さらに、診断開始の時点において、第二診断部405は、復元された第二モータ端位置データの値と第一診断部404から入力された復元された第一モータ端位置データの値との差分を記録する。そして、診断開始後の当該差分の診断開始の時点からの変化量が、位置差分閾値406以内であるか否かを判定する。当該差分の変化量が位置差分閾値406以内でない場合は、第一テーブル13および第二テーブル23が機械的に連動していないといったサーボ制御システムの異常が発生したと考えられる。これにより、同じ差分の値を用いた判定を第一診断部404および第二診断部405の両方で実行することになるので二重チェックをすることができる。なお、第一診断部404または第二診断部405のいずれか一方で上記判定を行ってもかまわない。
Furthermore, at the time of starting diagnosis, the second diagnosis unit 405 determines the difference between the value of the restored second motor end position data and the value of the restored first motor end position data input from the
また、位置データ閾値407は、サーボ制御部300が第一サーボモータ12または第二サーボモータ22の動作モデルに基づいて第一サーボモータ12および第二サーボモータ22の位置の許容変動量を推定した値であってもよい。また、位置データ閾値407は、サーボ制御部300が第一テーブル13または第二テーブル23の動作モデルに基づいて第一テーブル13および第二テーブル23の線形移動位置の許容変動量を推定した値であってもよい。
The position
実施の形態2にかかるサーボ制御診断システム20によれば、コントローラ1が出力する第一位置指令値および第一積分器310からの位置フィードバック値に基づいて第一速度指令を生成する第一位置制御部311から得た第一モータ端位置データと、コントローラ1が出力する第二位置指令値および第二積分器320からの位置フィードバック値に基づいて第二速度指令を生成する第二位置制御部321から得た第二モータ端位置データと、をサーボ制御の診断に使用する。これにより、サーボアンプの外部に診断用検出器を設けることが不要であり、2つのデータが取得可能な検出器を使用する必要もない。
According to the servo control diagnostic system 20 according to the second embodiment, the first position control that generates the first speed command based on the first position command value output from the controller 1 and the position feedback value from the first integrator 310. A second
また、診断装置400はサーボ制御部300に接続されて、異常検出のための位置データをサーボ制御部300から直接取得するので、検出器からのフィードバック信号の分岐部をサーボ制御部300の外部に設ける必要がない。
Further, the
すなわち、異常検出のための診断装置400を新たに設置するに際して、診断装置400をサーボ制御部300に直接接続すればよいので、新たな検出器の設置、NC装置、検出器または配線の変更が不要となる。さらに位置データ閾値407を用いることにより、単一のサーボアンプで2軸のサーボモータを駆動する場合において、2つのモータ端位置の異常に対する診断精度を向上させることができる。
That is, when newly installing the
なお、上記説明においては、第一テーブル13および第二テーブル23は機械的に連動するとしたが、機械的に連動しなくてもかまわない。 In the above description, the first table 13 and the second table 23 are mechanically interlocked, but may not be mechanically interlocked.
実施の形態3.
図3は、本発明の実施の形態3にかかるサーボ制御診断システム25の構成を示すブロック図である。サーボ制御診断システム25は、サーボアンプであるサーボ制御部350と、サーボ制御部350に備えられた診断装置450と、を備える。サーボ制御診断システム25は、実施の形態2にかかるサーボ制御診断システム20の構成を一部変更したものである。Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the servo control diagnostic system 25 according to the third embodiment of the present invention. The servo control diagnosis system 25 includes a
具体的には、サーボ制御部350では、第一速度制御部312から速度フィードバック値である第一モータ端速度データがデータ変換部303に入力され、第二速度制御部322から速度フィードバック値である第二モータ端速度データがデータ変換部304に入力される。さらに、診断装置450では、差分閾値が診断装置400の位置差分閾値406から速度差分閾値408に置き換わり、データ閾値が診断装置400の位置データ閾値407から速度データ閾値409に置き換わっている。以下、サーボ制御診断システム25のサーボ制御診断システム20と異なる点を説明する。
Specifically, in the
データ変換部303は、第一速度制御部312から入力された第一モータ端速度データに、CRC32といった誤り検出符号およびデータナンバーを付加して、信頼性を高めた通信データに変換して、送信部305に出力する。データ変換部304は、第二速度制御部322から入力された第二モータ端速度データに、CRC32といった誤り検出符号およびデータナンバーを付加して、信頼性を高めた通信データに変換して、送信部305に出力する。
The
送信部305は、データ変換部303および304から入力された通信データを、シリアル通信によって診断装置450に出力する。具体的には、送信部305は、データ変換部303から入力される第一モータ端速度データを変換した通信データと、データ変換部304から入力される第二モータ端速度データを変換した通信データと、を順番にシリアル通信で送信する。
The
診断装置450は、サーボ制御部350の送信部305に接続されて送信部305からの通信データを受信する受信部401と、第一モータ端速度データを復元するデータ復元部402と、第二モータ端速度データを復元するデータ復元部403と、復元された第一モータ端速度データに基づいて異常検出する第一診断部404と、復元された第二モータ端速度データに基づいて異常検出する第二診断部405と、を備える。受信部401は、送信部305と有線により接続されてもよいし、無線で通信接続されてもよい。
The
データ復元部402は、第一モータ端速度データを変換した通信データを受信部401から受け取って第一モータ端速度データに復元し、復元された第一モータ端速度データを第一診断部404に出力する。
The
データ復元部403は、第二モータ端速度データを変換した通信データを受信部401から受け取って第二モータ端速度データに復元し、復元された第二モータ端速度データを第二診断部405に出力する。
The data restoration unit 403 receives communication data obtained by converting the second motor end speed data from the
実施の形態3における診断装置450による診断も、実施の形態1および2と同様に、ユーザによるさまざまな動作である外部トリガーの発生を診断装置450が検出した時点から開始される。診断開始の時点において、第一診断部404は、データ復元部402から入力された復元された第一モータ端速度データの値を記録する。そして、診断開始後の復元された第一モータ端速度データの値を診断開始時の復元された第一モータ端速度データの値と比べることにより診断開始の時点からの変化量を求めて、当該変化量と速度データ閾値409とを比較し、当該変化量が速度データ閾値409以内であるか否かを判定する。当該変化量が速度データ閾値409以内でない場合は、第一サーボモータ12の動作に何らかの異常が発生したと診断する。ここで、速度データ閾値409は、診断の開始前にユーザによってパラメータとして予め指定された値である。
Diagnosis by the
さらに、診断開始の時点において、第一診断部404は、復元された第一モータ端速度データの値と第二診断部405から入力された復元された第二モータ端速度データの値との差分を記録する。そして、診断開始後の当該差分の診断開始の時点からの変化量が、速度差分閾値408以内であるか否かを判定する。ここで、速度差分閾値408は、診断の開始前にユーザによってパラメータとして予め指定された値である。第一テーブル13および第二テーブル23が機械的に連動している場合は、当該差分の変化量は理想的にはゼロであるはずなので、当該差分の変化量が速度差分閾値408以内でない場合は、第一テーブル13および第二テーブル23が機械的に連動していないといったサーボ制御システムの異常が発生したと考えられる。
Furthermore, at the time of starting diagnosis, the
診断開始の時点において、第二診断部405は、データ復元部403から入力された復元された第二モータ端速度データの値を記録する。そして、診断開始後の復元された第二モータ端速度データの値を診断開始時の復元された第二モータ端速度データの値と比べることにより診断開始の時点からの変化量を求めて、当該変化量と速度データ閾値409とを比較し、当該変化量が速度データ閾値409以内であるか否かを判定する。当該変化量が速度データ閾値409以内でない場合は、第二サーボモータ22の動作に何らかの異常が発生したと診断する。
At the start of diagnosis, the second diagnosis unit 405 records the value of the restored second motor end speed data input from the data restoration unit 403. Then, by comparing the value of the restored second motor end speed data after the start of diagnosis with the value of the restored second motor end speed data at the start of diagnosis, the amount of change from the start of diagnosis is obtained, The amount of change is compared with the speed data threshold value 409, and it is determined whether or not the amount of change is within the speed data threshold value 409. If the change amount is not within the speed data threshold value 409, it is diagnosed that some abnormality has occurred in the operation of the
さらに、診断開始の時点において、第二診断部405は、復元された第二モータ端速度データの値と第一診断部404から入力された復元された第一モータ端速度データの値との差分を記録する。そして、診断開始後の当該差分の診断開始の時点からの変化量が、速度差分閾値408以内であるか否かを判定する。当該差分の変化量が速度差分閾値408以内でない場合は、第一テーブル13および第二テーブル23が機械的に連動していないといったサーボ制御システムの異常が発生したと考えられる。これにより、同じ差分の値を用いた判定を第一診断部404および第二診断部405の両方で実行することになるので二重チェックをすることができる。なお、第一診断部404または第二診断部405のいずれか一方で上記判定を行ってもかまわない。
Further, at the time of starting diagnosis, the second diagnosis unit 405 determines the difference between the value of the restored second motor end speed data and the value of the restored first motor end speed data input from the
また、実施の形態1のサーボ制御部100と診断装置200との間の通信、実施の形態2のサーボ制御部300と診断装置400との間の通信および実施の形態3のサーボ制御部350と診断装置450との間の通信においては、CRC32といった誤り検出符号およびデータナンバーを付加した通信データに変換して通信するとしたが、これに限定されず、どのような通信方式を用いてもかまわない。
Further, communication between the servo control unit 100 and the diagnostic device 200 according to the first embodiment, communication between the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1 コントローラ、2 サーボモータ、3 テーブル、4 モータ端検出器、5 機械端検出器、10,20,25 サーボ制御診断システム、12 第一サーボモータ、13 第一テーブル、14 第一モータ端検出器、22 第二サーボモータ、23 第二テーブル、24 第二モータ端検出器、100,300,350 サーボ制御部、101 位置制御部、102 速度制御部、103,104,303,304 データ変換部、105,305 送信部、200,400,450 診断装置、201,401 受信部、202,203,402,403 データ復元部、204,404 第一診断部、205,405 第二診断部、206 データ差分閾値、207,407 位置データ閾値、310 第一積分器、311 第一位置制御部、312 第一速度制御部、320 第二積分器、321 第二位置制御部、322 第二速度制御部、406 位置差分閾値、408 速度差分閾値、409 速度データ閾値。
1 controller, 2 servo motors, 3 tables, 4 motor end detector, 5 machine end detector, 10, 20, 25 servo control diagnostic system, 12 first servo motor, 13 first table, 14 first
Claims (6)
トリガーが発生した時点からの前記機械端の位置データである機械端位置データの値の変化量と予め定められた位置データ閾値とを比較する第一診断部と、
前記時点からの前記モータ端位置データの値の変化量と前記位置データ閾値とを比較する第二診断部と、
を備えることを特徴とするサーボ制御診断システム。 An integrator that integrates the rotational speed of the servo motor that drives the machine end and outputs it as motor end position data;
A first diagnosis unit that compares a change amount of a value of the machine end position data, which is the position data of the machine end from the time when the trigger is generated, with a predetermined position data threshold value;
A second diagnostic unit that compares the amount of change in the value of the motor end position data from the time point with the position data threshold;
A servo control diagnosis system comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のサーボ制御診断システム。 In either one or both of the first diagnosis unit and the second diagnosis unit, the difference between the value of the machine end position data and the value of the motor end position data is compared with a predetermined data difference threshold value. The servo control diagnosis system according to claim 1, wherein
前記時点からの第二機械端を駆動する第二サーボモータの回転速度に基づく値の変化量が、前記データ閾値以内であるか否かを判定する第二診断部と、
を備えることを特徴とするサーボ制御診断システム。 A first diagnosis unit that determines whether or not a change amount of a value based on a rotation speed of a first servo motor that drives the first machine end from the time when the trigger occurs is within a predetermined data threshold;
A second diagnosis unit for determining whether or not a change amount of a value based on a rotation speed of a second servo motor that drives the second machine end from the time point is within the data threshold;
A servo control diagnosis system comprising:
ことを特徴とする請求項3に記載のサーボ制御診断システム。 Change in the difference between the value based on the rotation speed of the first servo motor and the value based on the rotation speed of the second servo motor from the time point in either or both of the first diagnosis unit and the second diagnosis unit The servo control diagnostic system according to claim 3, wherein it is determined whether or not the amount is within a predetermined data difference threshold.
前記第二サーボモータの回転速度を積分して第二モータ端位置データとして出力する第二積分器と、
をさらに備え、
前記第一サーボモータの回転速度に基づく値は前記第一モータ端位置データであり、前記第二サーボモータの回転速度に基づく値は前記第二モータ端位置データである
ことを特徴とする請求項3または4に記載のサーボ制御診断システム。 A first integrator for outputting a rotational speed of the first servo motor as the first motor end position data by integrating,
A second integrator to output as the second motor end position data by integrating the rotational speed of the second servo motor,
Further comprising
Claim value based on the rotational speed of the first servo motor is the first motor end position data, the value based on the rotation speed of the second servo motor, characterized in that the said second motor end position data The servo control diagnostic system according to 3 or 4.
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1つに記載のサーボ制御診断システム。 The servo control diagnosis system according to any one of claims 3 to 5, wherein the first machine end and the second machine end are mechanically interlocked.
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