KR101812937B1 - 서보 제어 진단 시스템 - Google Patents

서보 제어 진단 시스템 Download PDF

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겐 요시다
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

서보 제어 진단 시스템(10)은 기계단(3)을 구동하는 서보 모터(2)의 회전 속도를 적분하여 모터단 위치 데이터로서 출력하는 적분기(102)와, 트리거가 발생한 시점에서부터의 기계단(3)의 위치 데이터인 기계단 위치 데이터의 값의 변화량과 미리 정해진 위치 데이터 임계치(207)를 비교하는 제1 진단부(204)와, 트리거가 발생한 시점에서부터의 모터단 위치 데이터의 값의 변화량과 위치 데이터 임계치(207)를 비교하는 제2 진단부(205)를 구비한다.

Description

서보 제어 진단 시스템{SERVO CONTROL DIAGNOSIS SYSTEM}
본 발명은 공작 기계, 로봇 또는 반송 시스템의 제어와 같은 용도에 사용되는 서보 제어 시스템의 이상 검출을 행하는 서보 제어 진단 시스템에 관한 것이다.
서보 제어 시스템은 컨트롤러가 출력하는 위치 지령치와 기계단(機械端)으로부터의 위치 피드백값으로부터 속도 지령을 생성하는 위치 제어부와, 위치 제어부로부터 주어진 속도 지령의 값과 속도 피드백값으로부터 서보 모터의 구동 전력을 생성하는 속도 제어부를 가지고 있다.
풀-클로즈드 루프(full-closed loop)로 되어 있는 풀-클로즈드 서보 제어 시스템에 있어서는, 서보 모터에 접속되어 서보 모터의 회전 속도, 회전각 또는 자극(磁極) 위치를 검출하는 모터단 검출기로부터의 피드백 신호와, 서보 모터가 구동하는 테이블의 선형 이동 위치를 검출하는 기계단 검출기로부터의 피드백 신호를 이용한 제어가 행해진다.
상기한 것 같은 풀-클로즈드 서보 제어 시스템에서는, 메인터넌스 등에 있어서, 유저가 서보 제어 시스템에 접근하여 작업하는 일이 있다. 이러한 경우에 있어서, 기계단의 위치 또는 서보 모터의 회전 속도가 유저의 안전을 확보하기 위해서 미리 정한 목표치를 유지하고 있는지 여부를 진단할 필요가 있다. 위치 또는 속도가 목표치를 유지하고 않다고 하는 이상(異常)을 검출하는 상기 진단에 있어서, 검출의 리던던시(redundancy)를 갖게 하는 방법으로서는, 2개의 진단용 검출기를 이용하는 수법이 종래부터 이용되어 왔다. 즉, 2개의 진단용 검출기로부터 얻어진 2개의 데이터를 순서대로 비교하거나 혹은 설정치와 비교함으로써, 위치 또는 속도의 이상을 검출하는 것이 행해지고 있었다. 특허 문헌 1에서는, 모터축의 인코더 및 리니어 스케일의 속도 또는 위치를 비교하여 이상을 검출하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2006－26656호 공보
그렇지만, 상기한 리던던시를 구비한 종래의 이상 검출 기술에 있어서는, 2개의 데이터를 얻기 위해서, 서보 앰프의 외부에 새롭게 진단용 검출기를 추가하던지, 2개의 데이터가 취득 가능한 검출기를 마련하던지, 또는 검출기로부터의 피드백 신호의 분기부를 서보 앰프의 외부에 마련하던지 하지 않으면 안 된다. 즉, 새로운 검출기의 설치, 검출기 또는 배선의 변경이 필요하여, 코스트 또는 용이성과 같은 관점에서 문제가 있다. 또, 특허 문헌 1에 있어서는, 컨트롤러인 NC 장치 내에 비교 및 판단을 행하기 위한 새로운 연산부를 마련하지 않으면 안 된다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, NC 장치 또는 검출기의 변경없이 진단 정밀도를 향상하는 것이 가능한 서보 제어 진단 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기계단을 구동하는 서보 모터의 회전 속도를 적분하여 모터단 위치 데이터로서 출력하는 적분기와, 트리거가 발생한 시점에서부터의 기계단의 위치 데이터인 기계단 위치 데이터의 값의 변화량과 미리 정해진 위치 데이터 임계치를 비교하는 제1 진단부를 구비한다. 추가로 본 발명은 트리거가 발생한 시점에서부터의 모터단 위치 데이터의 값의 변화량과 위치 데이터 임계치를 비교하는 제2 진단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 서보 제어 진단 시스템은 NC 장치 또는 검출기의 변경없이 진단 정밀도를 향상하는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 서보 제어 진단 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 서보 제어 진단 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 서보 제어 진단 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 서보 제어 진단 시스템을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 서보 제어 진단 시스템(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 서보 제어 진단 시스템(10)은 서보 앰프인 서보 제어부(100)와, 서보 제어부(100)에 마련된 진단 장치(200)를 구비한다. 서보 제어부(100)는 서보 모터(2)를 제어한다. 서보 모터(2)는 전달 기구를 통해서 기계단인 테이블(3)을 구동한다. 진단 장치(200)는 서보 제어부(100)와 시리얼 통신에 의해 신호를 송수신한다.
서보 모터(2)에는 서보 모터(2)의 회전 속도를 검출하는 모터단 검출기(4)가 장착되어 있다. 모터단 검출기(4)는 서보 모터(2)의 회전 속도를 속도 피드백값으로서 서보 제어부(100)에 출력한다.
테이블(3)에는 테이블(3)의 선형 이동 위치를 검출하는 기계단 검출기(5)가 장착되어 있다. 테이블(3)의 선형 이동 위치란, 테이블(3)이 직선적으로 이동했을 때의 위치이다. 기계단 검출기(5)는 기계단의 위치 데이터를 검출하여 기계단 위치 데이터로서 출력한다. 구체적으로는, 테이블(3)의 기계단 위치 데이터인 선형 이동 위치를 위치 피드백값으로서 서보 제어부(100)에 출력한다.
도 1의 서보 제어부(100), 서보 모터(2) 및 테이블(3)을 포함한 서보 제어 시스템은, 기계단 검출기(5)로부터의 위치 피드백값도 이용하는 풀-클로즈드 서보 제어 시스템이다.
서보 제어부(100)는 NC 장치와 같은 컨트롤러(1)가 출력하는 위치 지령치 및 기계단 검출기(5)로부터의 위치 피드백값에 기초하여 속도 지령을 생성하는 위치 제어부(101)와, 위치 제어부(101)로부터의 속도 지령치 및 모터단 검출기(4)로부터의 속도 피드백값에 기초하여 서보 모터(2)의 구동 전력을 생성하는 속도 제어부(102)를 구비한다.
또, 서보 제어부(100)는 위치 제어부(101)로부터 출력된 기계단 위치 데이터를 통신 데이터로 변환하는 데이터 변환부(103)와, 속도 제어부(102)로부터 출력된 모터단 위치 데이터를 통신 데이터로 변환하는 데이터 변환부(104)와, 데이터 변환부(103 및 104)가 출력하는 통신 데이터를 진단 장치(200)에 송신하는 송신부(105)를 구비한다.
또한, 위치 제어부(101)는 기계단 검출기(5)로부터의 위치 피드백값을 기계단 위치 데이터로서, 데이터 변환부(103)에 출력한다. 속도 제어부(102)는 적분기의 기능도 가져, 속도 피드백값인 서보 모터(2)의 회전 속도를 적분하여 모터단 위치 데이터로서, 데이터 변환부(104)에 출력한다.
데이터 변환부(103)는 위치 제어부(101)로부터 입력된 기계단 위치 데이터에, CRC(Cyclic Redundancy Check)(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터의 순서를 나타내는 데이터 넘버를 부가하여, 신뢰성을 높인 통신 데이터로 변환하여, 송신부(105)에 출력한다. 데이터 변환부(104)는 속도 제어부(102)로부터 입력된 모터단 위치 데이터에, CRC(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터 넘버를 부가하여, 신뢰성을 높인 통신 데이터로 변환하여, 송신부(105)에 출력한다.
송신부(105)는 데이터 변환부(103 및 104)로부터 입력된 통신 데이터를, 시리얼 통신에 의해서 진단 장치(200)에 출력한다. 구체적으로는, 송신부(105)는 데이터 변환부(103)로부터 입력되는 기계단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터와, 데이터 변환부(104)로부터 입력되는 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터를, 차례로 시리얼 통신으로 송신한다.
진단 장치(200)는 서보 제어부(100)의 송신부(105)에 접속되어 송신부(105)로부터의 통신 데이터를 수신하는 수신부(201)와, 기계단 위치 데이터를 복원하는 데이터 복원부(202)와, 모터단 위치 데이터를 복원하는 데이터 복원부(203)와, 복원된 기계단 위치 데이터에 기초하여 이상을 검출하는 제1 진단부(204)와, 복원된 모터단 위치 데이터에 기초하여 이상을 검출하는 제2 진단부(205)를 구비한다. 수신부(201)는 송신부(105)와 유선에 의해 접속되어도 되고, 무선으로 통신 접속되어도 된다.
진단 장치(200)의 일례는, 서보 제어부(100)에 장착된 전용의 하드웨어이다. 또, 진단 장치(200)는 서보 제어부(100)의 내부에 조립된 전용의 하드웨어여도 된다. 수신부(201)와 송신부(105)가 무선으로 통신 접속되어 있는 경우는, 진단 장치(200)는 서보 제어부(100)로부터 떨어져 마련되어도 상관없다. 전용의 하드웨어의 처리 회로는, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), 또는 이들을 조합한 것이 해당한다. 수신부(201), 데이터 복원부(202), 데이터 복원부(203), 제1 진단부(204) 및 제2 진단부(205)의 각 부의 기능 각각을 처리 회로로 실현해도 되고, 각 부의 기능을 통합하여 처리 회로로 실현해도 된다.
수신부(201)는 서보 제어부(100)의 송신부(105)로부터 입력된 통신 데이터를 수신하여, 통신 데이터를 데이터 복원부(202) 및 데이터 복원부(203)에 출력한다. 송신부(105)로부터의 통신 데이터는 상술한 것처럼 시리얼 통신으로 송신되므로, 수신부(201)는 미리 설정 또는 송신부(105)로부터의 통지와 같은 방법에 의해 송신부(105)에 의한 데이터 송신의 순서, 즉 데이터 수신의 순서를 파악할 수 있다. 이것에 의해, 수신부(201)는 기계단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터는 데이터 복원부(202)에 출력하고, 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터는 데이터 복원부(203)에 출력하는 것이 가능해진다.
데이터 복원부(202)는 기계단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터를 수신부(201)로부터 수취하여 기계단 위치 데이터로 복원하고, 복원된 기계단 위치 데이터를 제1 진단부(204)에 출력한다.
데이터 복원부(203)는 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터를 수신부(201)로부터 수취하여 모터단 위치 데이터로 복원하고, 복원된 모터단 위치 데이터를 제2 진단부(205)에 출력한다.
실시 형태 1에 있어서의 진단 장치(200)는 외부 트리거가 발생하면 검출하는 것이 가능하고, 진단 장치(200)에 의한 진단은 외부 트리거가 발생한 시점, 즉 진단 장치(200)가 외부 트리거를 검출한 시점에서부터 개시된다. 트리거가 되는 외부 트리거에는, 유저에 의한 다양한 동작이 포함된다. 구체적으로는, 메인터넌스 작업시의 유저의 안전 확보를 위해서 서보 모터(2) 및 테이블(3)을 정지시키고 싶다는 목적으로, 진단 장치(200)에 마련된 도시하지 않은 스위치를 유저가 누른 시점에서 진단이 개시된다. 또, 프레스기에 있어서, 유저는 양측에 각각 마련된 2개의 버튼을 작업 중은 상시 누르고 있고, 유저가 버튼을 누르지 않게 된 시점에서, 불필요한 동작이 행해지지 않도록 유저의 안전 확보를 위해서 진단이 개시된다. 또, 라이트 커텐(light curtain)이 유저에 의해 차광된 시점에서 진단을 개시해도 된다. 이와 같이, 진단 장치(200)에 의한 진단은, 컨트롤러(1)로부터의 지령에는 의존하지 않고, 유저의 상술한 것 같은 동작인 외부 트리거의 발생을 검출한 시점에서부터 개시되므로, 진단 개시의 시점은, 유저의 상술한 것 같은 동작이 발생한 시점이 된다. 또한, 서보 제어부(100)의 진단 동작은, 컨트롤러(1)로부터의 지령에 의한 통상의 제어에 의한 동작과는 별도이며, 병행하여 실행되어도 상관없다.
진단 개시의 시점에 있어서, 제1 진단부(204)는 데이터 복원부(202)로부터 입력된 복원된 기계단 위치 데이터의 값을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 복원된 기계단 위치 데이터의 값을 진단 개시시의 복원된 기계단 위치 데이터의 값과 비교함으로써 진단 개시의 시점으로부터의 변화량을 구하고, 당해 변화량과 위치 데이터 임계치(207)를 단위를 맞춰 비교하여, 당해 변화량이 위치 데이터 임계치(207) 이내인지 여부를 판정한다. 변화량이 위치 데이터 임계치(207) 이내가 아닌 경우는, 테이블(3)의 동작에 어떠한 이상이 발생했다고 진단한다. 여기서 단위를 맞춘다는 것은, 일방의 수치를 테이블(3)의 선형 이동 위치 또는 서보 모터(2)의 회전 각도와 같은 물리량을 나타내는 단위 중 어느 단위로 표현하는 수치로 변환하여 양방의 수치의 단위를 같게 하는 것이다. 따라서 위치 데이터 임계치(207)는 어느 단위로 주어져도 상관없다. 여기서, 위치 데이터 임계치(207)는 진단의 개시 전에 유저에 의해서 파라미터로서 미리 지정된 값이다. 또한, 상기 판정은, 진단 개시의 시점에 있어서의 복원된 기계단 위치 데이터의 값을 제로로 하고, 진단 개시 후의 복원된 기계단 위치 데이터의 값이, 위치 데이터 임계치(207) 이내인지 여부를 판정하도록 해도 된다.
추가로, 진단 개시 후에 제1 진단부(204)는 복원된 기계단 위치 데이터의 값과 제2 진단부(205)로부터 입력된 복원된 모터단 위치 데이터의 값을 데이터 차분 임계치(206)의 단위에 맞춰 얻은 차분이, 미리 정해진 데이터 차분 임계치(206) 이내인지 여부를 판정한다. 여기서, 데이터 차분 임계치(206)는 진단의 개시 전에 유저에 의해서 파라미터로서 지정된 값이다. 기계단 위치 데이터의 값과 모터단 위치 데이터의 값은, 테이블(3)의 선형 이동 위치 또는 서보 모터(2)의 회전 각도 중 어느 것에 단위를 맞추면 정상 동작시에는 같은 값이 될 것이다. 따라서 양자의 단위를 맞춰 얻은 차분이 데이터 차분 임계치(206) 이내가 아닌 경우는, 서보 모터(2)와 테이블(3) 사이의 기계적인 연결의 결함과 같은 서보 제어 시스템의 이상이 발생했다고 생각할 수 있다.
진단 개시의 시점에 있어서, 제2 진단부(205)는 데이터 복원부(203)로부터 입력된 복원된 모터단 위치 데이터의 값을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 복원된 모터단 위치 데이터의 값을 진단 개시시의 복원된 모터단 위치 데이터의 값과 비교함으로써 진단 개시의 시점으로부터의 변화량을 구하고, 당해 변화량과 위치 데이터 임계치(207)를 단위를 맞춰 비교하여, 당해 변화량이 위치 데이터 임계치(207) 이내인지 여부를 판정한다. 변화량이 위치 데이터 임계치(207) 이내가 아닌 경우는, 서보 모터(2)의 동작에 어떠한 이상이 발생했다고 진단한다. 또한, 상기 판정은 진단 개시의 시점에 있어서의 복원된 모터단 위치 데이터의 값을 제로로 하고, 진단 개시 후의 복원된 모터단 위치 데이터의 값이, 위치 데이터 임계치(207) 이내인지 여부를 판정하도록 해도 된다.
추가로, 진단 개시 후에 제2 진단부(205)는 복원된 모터단 위치 데이터의 값과 제1 진단부(204)로부터 입력된 복원된 기계단 위치 데이터의 값을 데이터 차분 임계치(206)의 단위에 맞춰 얻은 차분이, 데이터 차분 임계치(206) 이내인지 여부를 판정한다. 양자의 단위를 맞춰 얻은 차분이 데이터 차분 임계치(206) 이내가 아닌 경우는, 서보 모터(2)와 테이블(3) 사이의 기계적인 연결의 결함과 같은 서보 제어 시스템의 이상이 발생했다고 생각할 수 있다. 이것에 의해, 같은 차분의 값을 이용한 판정을 제1 진단부(204) 및 제2 진단부(205)의 양방에서 실행하게 되므로 이중 체크를 할 수 있다. 또한, 제1 진단부(204) 또는 제2 진단부(205) 중 어느 일방에서 상기 판정을 행해도 상관없다.
또, 실시 형태 1에 있어서는, 기계단 검출기(5)의 검출 대상을 테이블(3)의 선형 이동 위치로 했지만, 검출 대상은 이것으로 한정되지 않는다. 기계 위치를 검출하는 대상이면, 회전 위치, 이동 위치, 그 외의 어떠한 검출 대상이어도 상관없다.
또, 위치 데이터 임계치(207)는 서보 제어부(100)가 서보 모터(2)의 동작 모델에 기초하여 서보 모터(2)의 위치의 허용 변동량을 추정한 값이어도 된다. 또, 위치 데이터 임계치(207)는 서보 제어부(100)가 테이블(3)의 동작 모델에 기초하여 테이블(3)의 선형 이동 위치의 허용 변동량을 추정한 값이어도 된다. 여기서, 테이블(3)의 동작 모델이란, 제어에 대한 테이블(3)의 동작의 지연을 표현한 모델이다.
실시 형태 1에 따른 서보 제어 진단 시스템(10)에 의하면, 위치 피드백값에 기초하여 속도 지령을 생성하는 위치 제어부(101)로부터 얻은 기계단 위치 데이터와, 속도 피드백값에 기초하여 서보 모터(2)를 제어하는 속도 제어부(102)로부터 얻은 모터단 위치 데이터를, 서보 제어의 유저의 안전 확보를 위한 진단에 사용한다. 이것에 의해, 서보 앰프의 외부에 진단용 검출기를 마련하는 것이 불필요하고, 2개의 데이터가 취득 가능한 검출기를 사용할 필요도 없다.
또, 진단 장치(200)는 서보 제어부(100)에 접속되어, 이상 검출을 위한 위치 데이터를 서보 제어부(100)로부터 직접 취득하여, 위치 데이터 임계치(207)와 비교함으로써 기계단 위치 및 모터단 위치의 유지를 계속할 수 없다고 하는 이상의 발생을 진단한다. 따라서 검출기로부터의 피드백 신호의 분기부를 서보 제어부(100)의 외부에 마련할 필요가 없다.
즉, 이상 검출을 위한 진단 장치(200)를 새롭게 설치할 때, 서보 모터(2)의 통상 동작에 있어서 서보 제어부(100)가 제어에서 이용하는 기계단 위치 데이터 및 모터단 위치 데이터를 이용하는 구성으로 한다. 따라서 새로운 검출기의 설치, NC 장치, 검출기 또는 배선의 변경이 불필요하므로, 진단 장치(200)를 서보 제어부(100)에 직접 접속하는 간이한 구성으로 이상 진단이 가능해진다.
실시 형태 2.
도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 서보 제어 진단 시스템(20)의 구성을 나타내는 블록도이다. 서보 제어 진단 시스템(20)은 서보 앰프인 서보 제어부(300)와, 서보 제어부(300)에 구비된 진단 장치(400)를 구비한다. 서보 제어부(300)는 제1 서보 모터(12) 및 제2 서보 모터(22)를 제어한다. 제1 서보 모터(12)는 전달 기구를 통해서 제1 기계단인 제1 테이블(13)을 구동한다. 제2 서보 모터(22)는 다른 전달 기구를 통해서 제2 기계단인 제2 테이블(23)을 구동한다. 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)은 기계적으로 연동하는, 즉 축(軸)동기하여 같은 움직임을 한다. 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)의 구체적인 예는, 반송용의 좌우의 테이블이다. 진단 장치(400)는 서보 제어부(300)와 시리얼 통신에 의해 신호를 송수신한다.
제1 서보 모터(12)에는, 제1 서보 모터(12)의 회전 속도를 검출하는 제1 모터단 검출기(14)가 장착되어 있다. 제1 모터단 검출기(14)는 제1 서보 모터(12)의 회전 속도를 속도 피드백값으로서 서보 제어부(300)에 출력한다.
제2 서보 모터(22)에는, 제2 서보 모터(22)의 회전 속도를 검출하는 제2 모터단 검출기(24)가 장착되어 있다. 제2 모터단 검출기(24)는 제2 서보 모터(22)의 회전 속도를 속도 피드백값으로서 서보 제어부(300)에 출력한다.
실시 형태 2의 서보 제어 시스템은, 단일의 서보 앰프로 2축의 서보 모터를 구동하므로, 실시 형태 2에 따른 서보 제어 진단 시스템(20)은, 각각의 서보 모터에 접속되어 있는 검출기를 사용한다. 즉, 실시 형태 1에 따른 서보 제어 진단 시스템(10)은, 모터단 검출기(4) 및 기계단 검출기(5)의 검출치를 이용하지만, 실시 형태 2에 따른 서보 제어 진단 시스템(20)은, 제1 모터단 검출기(14) 및 제2 모터단 검출기(24)의 검출치를 이용한다.
서보 제어부(300)는 제1 모터단 검출기(14)로부터의 속도 피드백값을 적분하여 위치 피드백값으로서 출력하는 제1 적분기(310)와, NC 장치와 같은 컨트롤러(1)가 출력하는 제1 위치 지령치 및 제1 적분기(310)로부터의 위치 피드백값에 기초하여 제1 속도 지령을 생성하는 제1 위치 제어부(311)와, 제1 위치 제어부(311)로부터의 제1 속도 지령치 및 제1 모터단 검출기(14)로부터의 속도 피드백값에 기초하여 제1 서보 모터(12)의 구동 전력을 생성하는 제1 속도 제어부(312)를 구비한다.
또, 서보 제어부(300)는 제2 모터단 검출기(24)로부터의 속도 피드백값을 적분하여 위치 피드백값으로서 출력하는 제2 적분기(320)와, 컨트롤러(1)가 출력하는 제2 위치 지령치 및 제2 적분기(320)로부터의 위치 피드백값에 기초하여 제2 속도 지령을 생성하는 제2 위치 제어부(321)와, 제2 위치 제어부(321)로부터의 제2 속도 지령치 및 제2 모터단 검출기(24)로부터의 속도 피드백값에 기초하여 제2 서보 모터(22)의 구동 전력을 생성하는 제2 속도 제어부(322)를 구비한다.
또, 서보 제어부(300)는 제1 위치 제어부(311)로부터 출력된 제1 모터단 위치 데이터를 통신 데이터로 변환하는 데이터 변환부(303)와, 제2 위치 제어부(321)로부터 출력된 제2 모터단 위치 데이터를 통신 데이터로 변환하는 데이터 변환부(304)와, 데이터 변환부(303 및 304)가 출력하는 통신 데이터를 진단 장치(400)에 송신하는 송신부(305)를 구비한다.
또한, 제1 위치 제어부(311)는 제1 적분기(310)로부터의 위치 피드백값을 제1 모터단 위치 데이터로서, 데이터 변환부(303)에 출력한다. 제2 위치 제어부(321)는 제2 적분기(320)로부터의 위치 피드백값을 제2 모터단 위치 데이터로서, 데이터 변환부(304)에 출력한다.
데이터 변환부(303)는 제1 위치 제어부(311)로부터 입력된 제1 모터단 위치 데이터에, CRC(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터 넘버를 부가하여, 신뢰성을 높인 통신 데이터로 변환하여, 송신부(305)에 출력한다. 데이터 변환부(304)는 제2 위치 제어부(321)로부터 입력된 제2 모터단 위치 데이터에, CRC(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터 넘버를 부가하여, 신뢰성을 높인 통신 데이터로 변환하여, 송신부(305)에 출력한다.
송신부(305)는 데이터 변환부(303 및 304)로부터 입력된 통신 데이터를, 시리얼 통신에 의해서 진단 장치(400)에 출력한다. 구체적으로는, 송신부(305)는 데이터 변환부(303)로부터 입력되는 제1 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터와, 데이터 변환부(304)로부터 입력되는 제2 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터를, 차례로 시리얼 통신으로 송신한다.
진단 장치(400)는 서보 제어부(300)의 송신부(305)에 접속되어 송신부(305)로부터의 통신 데이터를 수신하는 수신부(401)와, 제1 모터단 위치 데이터를 복원하는 데이터 복원부(402)와, 제2 모터단 위치 데이터를 복원하는 데이터 복원부(403)와, 복원된 제1 모터단 위치 데이터에 기초하여 이상을 검출하는 제1 진단부(404)와, 복원된 제2 모터단 위치 데이터에 기초하여 이상을 검출하는 제2 진단부(405)를 구비한다. 수신부(401)는 송신부(305)와 유선에 의해 접속되어도 되고, 무선으로 통신 접속되어도 된다.
진단 장치(400)의 일례는, 서보 제어부(300)에 장착된 전용의 하드웨어이다. 또, 진단 장치(400)는 서보 제어부(300)의 내부에 조립된 전용의 하드웨어여도 된다. 수신부(401)와 송신부(305)가 무선으로 통신 접속되어 있는 경우는, 진단 장치(400)는 서보 제어부(300)로부터 떨어져 마련되어도 상관없다. 전용의 하드웨어의 처리 회로는, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC, FPGA, 또는 이들을 조합한 것이 해당한다. 수신부(401), 데이터 복원부(402), 데이터 복원부(403), 제1 진단부(404) 및 제2 진단부(405)의 각 부의 기능 각각을 처리 회로로 실현해도 되고, 각 부의 기능을 통합하여 처리 회로로 실현해도 된다.
수신부(401)는 서보 제어부(300)의 송신부(305)로부터 입력된 통신 데이터를 수신하여, 통신 데이터를 데이터 복원부(402) 및 데이터 복원부(403)에 출력한다. 송신부(305)로부터의 통신 데이터는 상술한 것처럼 시리얼 통신으로 송신되므로, 수신부(401)는 미리 설정 또는 송신부(305)로부터의 통지와 같은 방법에 의해 송신부(305)에 의한 데이터 송신의 순서, 즉 데이터 수신의 순서를 파악할 수 있다. 이것에 의해, 수신부(401)는 제1 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터는 데이터 복원부(402)에 출력하고, 제2 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터는 데이터 복원부(403)에 출력하는 것이 가능해진다.
데이터 복원부(402)는 제1 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터를 수신부(401)로부터 수취하여 제1 모터단 위치 데이터로 복원하고, 복원된 제1 모터단 위치 데이터를 제1 진단부(404)에 출력한다.
데이터 복원부(403)는 제2 모터단 위치 데이터를 변환한 통신 데이터를 수신부(401)로부터 수취하여 제2 모터단 위치 데이터로 복원하고, 복원된 제2 모터단 위치 데이터를 제2 진단부(405)에 출력한다.
실시 형태 2에 있어서의 진단 장치(400)에 의한 진단도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 유저에 의한 다양한 동작인 외부 트리거의 발생을 진단 장치(400)가 검출한 시점에서부터 개시된다. 따라서 진단 개시의 시점은, 외부 트리거인 유저의 동작이 발생한 시점이 된다.
진단 개시의 시점에 있어서, 제1 진단부(404)는 데이터 복원부(402)로부터 입력된 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값을 진단 개시시의 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값과 비교함으로써 진단 개시의 시점으로부터의 변화량을 구하고, 당해 변화량과 위치 데이터 임계치(407)를 비교하여, 당해 변화량이 위치 데이터 임계치(407) 이내인지 여부를 판정한다. 당해 변화량이 위치 데이터 임계치(407) 이내가 아닌 경우는, 제1 서보 모터(12)의 동작에 어떠한 이상이 발생했다고 진단한다. 여기서, 위치 데이터 임계치(407)는 진단의 개시 전에 유저에 의해서 파라미터로서 미리 지정된 값이다. 또한, 상기 판정은 진단 개시의 시점에 있어서의 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값을 제로로 하고, 진단 개시 후의 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값이, 위치 데이터 임계치(407) 이내인지 여부를 판정하도록 해도 된다.
추가로, 진단 개시의 시점에 있어서, 제1 진단부(404)는 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값과 제2 진단부(405)로부터 입력된 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값의 차분을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 당해 차분의 진단 개시의 시점으로부터의 변화량이, 위치 차분 임계치(406) 이내인지 여부를 판정한다. 여기서, 위치 차분 임계치(406)는 진단의 개시 전에 유저에 의해서 파라미터로서 미리 지정된 값이다. 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)이 기계적으로 연동하고 있는 경우는, 당해 차분의 변화량은 이상적으로는 제로일 것이므로, 당해 차분의 변화량이 위치 차분 임계치(406) 이내가 아닌 경우는, 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)이 기계적으로 연동하고 있지 않다고 하는 서보 제어 시스템의 이상이 발생했다고 생각할 수 있다.
진단 개시의 시점에 있어서, 제2 진단부(405)는 데이터 복원부(403)로부터 입력된 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값을 진단 개시시의 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값과 비교함으로써 진단 개시의 시점으로부터의 변화량을 구하고, 당해 변화량과 위치 데이터 임계치(407)를 비교하여, 당해 변화량이 위치 데이터 임계치(407) 이내인지 여부를 판정한다. 당해 변화량이 위치 데이터 임계치(407) 이내가 아닌 경우는, 제2 서보 모터(22)의 동작에 어떠한 이상이 발생했다고 진단한다. 또한, 상기 판정은 진단 개시의 시점에 있어서의 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값을 제로로 하고, 진단 개시 후의 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값이, 위치 데이터 임계치(407) 이내인지 여부를 판정하도록 해도 된다.
추가로, 진단 개시의 시점에 있어서, 제2 진단부(405)는 복원된 제2 모터단 위치 데이터의 값과 제1 진단부(404)로부터 입력된 복원된 제1 모터단 위치 데이터의 값의 차분을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 당해 차분의 진단 개시의 시점으로부터의 변화량이, 위치 차분 임계치(406) 이내인지 여부를 판정한다. 당해 차분의 변화량이 위치 차분 임계치(406) 이내가 아닌 경우는, 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)이 기계적으로 연동하고 있지 않다고 하는 서보 제어 시스템의 이상이 발생했다고 생각할 수 있다. 이것에 의해, 같은 차분의 값을 이용한 판정을 제1 진단부(404) 및 제2 진단부(405)의 양방에서 실행하게 되므로 이중 체크를 할 수 있다. 또한, 제1 진단부(404) 또는 제2 진단부(405) 중 어느 일방에서 상기 판정을 행해도 상관없다.
또, 위치 데이터 임계치(407)는 서보 제어부(300)가 제1 서보 모터(12) 또는 제2 서보 모터(22)의 동작 모델에 기초하여 제1 서보 모터(12) 및 제2 서보 모터(22)의 위치의 허용 변동량을 추정한 값이어도 된다. 또, 위치 데이터 임계치(407)는 서보 제어부(300)가 제1 테이블(13) 또는 제2 테이블(23)의 동작 모델에 기초하여 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)의 선형 이동 위치의 허용 변동량을 추정한 값이어도 된다.
실시 형태 2에 따른 서보 제어 진단 시스템(20)에 의하면, 컨트롤러(1)가 출력하는 제1 위치 지령치 및 제1 적분기(310)로부터의 위치 피드백값에 기초하여 제1 속도 지령을 생성하는 제1 위치 제어부(311)로부터 얻은 제1 모터단 위치 데이터와, 컨트롤러(1)가 출력하는 제2 위치 지령치 및 제2 적분기(320)로부터의 위치 피드백값에 기초하여 제2 속도 지령을 생성하는 제2 위치 제어부(321)로부터 얻은 제2 모터단 위치 데이터를, 서보 제어의 진단에 사용한다. 이것에 의해, 서보 앰프의 외부에 진단용 검출기를 마련하는 것이 불필요하고, 2개의 데이터가 취득 가능한 검출기를 사용할 필요도 없다.
또, 진단 장치(400)는 서보 제어부(300)에 접속되어, 이상 검출을 위한 위치 데이터를 서보 제어부(300)로부터 직접 취득하므로, 검출기로부터의 피드백 신호의 분기부를 서보 제어부(300)의 외부에 마련할 필요가 없다.
즉, 이상 검출을 위한 진단 장치(400)를 새롭게 설치할 때, 진단 장치(400)를 서보 제어부(300)에 직접 접속하면 되기 때문에, 새로운 검출기의 설치, NC 장치, 검출기 또는 배선의 변경이 불필요해진다. 추가로 위치 데이터 임계치(407)를 이용함으로써, 단일의 서보 앰프로 2축의 서보 모터를 구동하는 경우에 있어서, 2개의 모터단 위치의 이상에 대한 진단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 설명에 있어서는, 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)은 기계적으로 연동한다고 했지만, 기계적으로 연동하지 않아도 상관없다.
실시 형태 3.
도 3은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 서보 제어 진단 시스템(25)의 구성을 나타내는 블록도이다. 서보 제어 진단 시스템(25)은 서보 앰프인 서보 제어부(350)와, 서보 제어부(350)에 구비된 진단 장치(450)를 구비한다. 서보 제어 진단 시스템(25)은, 실시 형태 2에 따른 서보 제어 진단 시스템(20)의 구성을 일부 변경한 것이다.
구체적으로는, 서보 제어부(350)에서는, 제1 속도 제어부(312)로부터 속도 피드백값인 제1 모터단 속도 데이터가 데이터 변환부(303)에 입력되고, 제2 속도 제어부(322)로부터 속도 피드백값인 제2 모터단 속도 데이터가 데이터 변환부(304)에 입력된다. 추가로, 진단 장치(450)에서는, 차분 임계치가 진단 장치(400)의 위치 차분 임계치(406)로부터 속도 차분 임계치(408)로 치환되고, 데이터 임계치가 진단 장치(400)의 위치 데이터 임계치(407)로부터 속도 데이터 임계치(409)로 치환되어 있다. 이하, 서보 제어 진단 시스템(25)의 서보 제어 진단 시스템(20)과 상이한 점을 설명한다.
데이터 변환부(303)는 제1 속도 제어부(312)로부터 입력된 제1 모터단 속도 데이터에, CRC(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터 넘버를 부가하여, 신뢰성을 높인 통신 데이터로 변환하여, 송신부(305)에 출력한다. 데이터 변환부(304)는 제2 속도 제어부(322)로부터 입력된 제2 모터단 속도 데이터에, CRC(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터 넘버를 부가하여, 신뢰성을 높인 통신 데이터로 변환하여, 송신부(305)에 출력한다.
송신부(305)는 데이터 변환부(303 및 304)로부터 입력된 통신 데이터를, 시리얼 통신에 의해서 진단 장치(450)에 출력한다. 구체적으로는, 송신부(305)는 데이터 변환부(303)로부터 입력되는 제1 모터단 속도 데이터를 변환한 통신 데이터와, 데이터 변환부(304)로부터 입력되는 제2 모터단 속도 데이터를 변환한 통신 데이터를, 차례로 시리얼 통신으로 송신한다.
진단 장치(450)는 서보 제어부(350)의 송신부(305)에 접속되어 송신부(305)로부터의 통신 데이터를 수신하는 수신부(401)와, 제1 모터단 속도 데이터를 복원하는 데이터 복원부(402)와, 제2 모터단 속도 데이터를 복원하는 데이터 복원부(403)와, 복원된 제1 모터단 속도 데이터에 기초하여 이상을 검출하는 제1 진단부(404)와, 복원된 제2 모터단 속도 데이터에 기초하여 이상을 검출하는 제2 진단부(405)를 구비한다. 수신부(401)는 송신부(305)와 유선에 의해 접속되어도 되고, 무선으로 통신 접속되어도 된다.
데이터 복원부(402)는 제1 모터단 속도 데이터를 변환한 통신 데이터를 수신부(401)로부터 수취하여 제1 모터단 속도 데이터로 복원하고, 복원된 제1 모터단 속도 데이터를 제1 진단부(404)에 출력한다.
데이터 복원부(403)는 제2 모터단 속도 데이터를 변환한 통신 데이터를 수신부(401)로부터 수취하여 제2 모터단 속도 데이터로 복원하고, 복원된 제2 모터단 속도 데이터를 제2 진단부(405)에 출력한다.
실시 형태 3에 있어서의 진단 장치(450)에 의한 진단도, 실시 형태 1 및 2와 마찬가지로, 유저에 의한 다양한 동작인 외부 트리거의 발생을 진단 장치(450)가 검출한 시점에서부터 개시된다. 진단 개시의 시점에 있어서, 제1 진단부(404)는 데이터 복원부(402)로부터 입력된 복원된 제1 모터단 속도 데이터의 값을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 복원된 제1 모터단 속도 데이터의 값을 진단 개시시의 복원된 제1 모터단 속도 데이터의 값과 비교함으로써 진단 개시의 시점으로부터의 변화량을 구하고, 당해 변화량과 속도 데이터 임계치(409)를 비교하여, 당해 변화량이 속도 데이터 임계치(409) 이내인지 여부를 판정한다. 당해 변화량이 속도 데이터 임계치(409) 이내가 아닌 경우는, 제1 서보 모터(12)의 동작에 어떠한 이상이 발생했다고 진단한다. 여기서, 속도 데이터 임계치(409)는 진단의 개시 전에 유저에 의해서 파라미터로서 미리 지정된 값이다.
추가로, 진단 개시의 시점에 있어서, 제1 진단부(404)는 복원된 제1 모터단 속도 데이터의 값과 제2 진단부(405)로부터 입력된 복원된 제2 모터단 속도 데이터의 값의 차분을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 당해 차분의 진단 개시의 시점으로부터의 변화량이, 속도 차분 임계치(408) 이내인지 여부를 판정한다. 여기서, 속도 차분 임계치(408)는 진단의 개시 전에 유저에 의해서 파라미터로서 미리 지정된 값이다. 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)이 기계적으로 연동하고 있는 경우는, 당해 차분의 변화량은 이상적으로는 제로일 것이므로, 당해 차분의 변화량이 속도 차분 임계치(408) 이내가 아닌 경우는, 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)이 기계적으로 연동하고 있지 않다고 하는 서보 제어 시스템의 이상이 발생했다고 생각할 수 있다.
진단 개시의 시점에 있어서, 제2 진단부(405)는 데이터 복원부(403)로부터 입력된 복원된 제2 모터단 속도 데이터의 값을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 복원된 제2 모터단 속도 데이터의 값을 진단 개시시의 복원된 제2 모터단 속도 데이터의 값과 비교함으로써 진단 개시의 시점으로부터의 변화량을 구하고, 당해 변화량과 속도 데이터 임계치(409)를 비교하여, 당해 변화량이 속도 데이터 임계치(409) 이내인지 여부를 판정한다. 당해 변화량이 속도 데이터 임계치(409) 이내가 아닌 경우는, 제2 서보 모터(22)의 동작에 어떠한 이상이 발생했다고 진단한다.
추가로, 진단 개시의 시점에 있어서, 제2 진단부(405)는 복원된 제2 모터단 속도 데이터의 값과 제1 진단부(404)로부터 입력된 복원된 제1 모터단 속도 데이터의 값의 차분을 기록한다. 그리고 진단 개시 후의 당해 차분의 진단 개시의 시점으로부터의 변화량이, 속도 차분 임계치(408) 이내인지 여부를 판정한다. 당해 차분의 변화량이 속도 차분 임계치(408) 이내가 아닌 경우는, 제1 테이블(13) 및 제2 테이블(23)이 기계적으로 연동하고 있지 않다고 하는 서보 제어 시스템의 이상이 발생했다고 생각할 수 있다. 이것에 의해, 같은 차분의 값을 이용한 판정을 제1 진단부(404) 및 제2 진단부(405)의 양방에서 실행하게 되므로 이중 체크를 할 수 있다. 또한, 제1 진단부(404) 또는 제2 진단부(405) 중 어느 일방에서 상기 판정을 행해도 상관없다.
또, 실시 형태 1의 서보 제어부(100)와 진단 장치(200) 사이의 통신, 실시 형태 2의 서보 제어부(300)와 진단 장치(400) 사이의 통신 및 실시 형태 3의 서보 제어부(350)와 진단 장치(450) 사이의 통신에 있어서는, CRC(32)와 같은 오류 검출 코드 및 데이터 넘버를 부가한 통신 데이터로 변환하여 통신한다고 했지만, 이것으로 한정되지 않고, 어떠한 통신 방식을 이용해도 상관없다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1: 컨트롤러 2: 서보 모터
3: 테이블 4: 모터단 검출기
5: 기계단 검출기 10, 20, 25: 서보 제어 진단 시스템
12: 제1 서보 모터 13: 제1 테이블
14: 제1 모터단 검출기 22: 제2 서보 모터
23: 제2 테이블 24: 제2 모터단 검출기
100, 300, 350: 서보 제어부 101: 위치 제어부
102: 속도 제어부 103, 104, 303, 304: 데이터 변환부
105, 305: 송신부 200, 400, 450: 진단 장치
201, 401: 수신부 202, 203, 402, 403: 데이터 복원부
204, 404: 제1 진단부 205, 405: 제2 진단부
206: 데이터 차분 임계치 207, 407: 위치 데이터 임계치
310: 제1 적분기 311: 제1 위치 제어부
312: 제1 속도 제어부 320: 제2 적분기
321: 제2 위치 제어부 322: 제2 속도 제어부
406: 위치 차분 임계치 408: 속도 차분 임계치
409: 속도 데이터 임계치

Claims (7)

  1. 기계단을 구동하는 서보 모터의 회전 속도를 적분하여 모터단 위치 데이터로서 출력하는 적분기와,
    트리거가 발생한 시점에서부터의 상기 기계단의 위치 데이터인 기계단 위치 데이터의 값의 변화량과 미리 정해진 위치 데이터 임계치를 비교하는 제1 진단부와,
    상기 시점에서부터의 상기 모터단 위치 데이터의 값의 변화량과 상기 위치 데이터 임계치를 비교하는 제2 진단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 진단부 및 상기 제2 진단부 중 어느 것 또는 양방에 있어서, 상기 기계단 위치 데이터의 값과 상기 모터단 위치 데이터의 값의 차분을, 미리 정해진 데이터 차분 임계치와 비교하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
  3. 트리거가 발생한 시점에서부터의 제1 기계단을 구동하는 제1 서보 모터의 회전 속도에 기초한 값의 변화량이, 미리 정해진 데이터 임계치 이내인지 여부를 판정하는 제1 진단부와,
    상기 시점에서부터의 제2 기계단을 구동하는 제2 서보 모터의 회전 속도에 기초한 값의 변화량이, 상기 데이터 임계치 이내인지 여부를 판정하는 제2 진단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 진단부 및 상기 제2 진단부 중 어느 것 또는 양방에 있어서, 상기 제1 서보 모터의 회전 속도에 기초한 값과 상기 제2 서보 모터의 회전 속도에 기초한 값의 차분의 상기 시점에서부터의 변화량이, 미리 정해진 데이터 차분 임계치 이내인지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 서보 모터의 회전 속도를 적분하여 제1 모터단 위치 데이터로서 출력하는 제1 적분기와,
    상기 제2 서보 모터의 회전 속도를 적분하여 제2 모터단 위치 데이터로서 출력하는 제2 적분기를 추가로 구비하고,
    상기 제1 서보 모터의 회전 속도에 기초한 값은 상기 제1 모터단 위치 데이터이고, 상기 제2 서보 모터의 회전 속도에 기초한 값은 상기 제2 모터단 위치 데이터인 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
  6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 기계단 및 상기 제2 기계단은 기계적으로 연동하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 기계단 및 상기 제2 기계단은 기계적으로 연동하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 진단 시스템.
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